Инверсный режим работы биполярного транзистора: Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

Режимы работы и схемы включения биполярных транзисторов

 

Анализируя возможность использования биполярных транзисторов для усиления электрических сигналов, мы ограничивались только одним частным случаем подачи на электроды транзистора определенных напряжений и не рассматривали некоторые достаточно важные физические процессы в полупроводнике. Но помимо уже описанной ситуации возможны и другие, приводящие, например, к протеканию в \(n\)-\(p\)-\(n\)-структуре тока не от коллектора к эмиттеру, а, наоборот, от эмиттера к коллектору и т.п. В общем случае для биполярного транзистора возможны четыре устойчивых состояния (режима). Они отличаются друг от друга тем, в каком состоянии (прямое или обратное смещение) находятся эмиттерный и коллекторный переходы транзистора. Приведем их полное описание.

Активный режим — соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямосмещенным оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение.

Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют основным или нормальным.

Инверсный режим — полностью противоположен активному режиму, т.е. обратносмещенным является эмиттерный переход, а прямосмещенным — коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Однако из-за конструктивных различий между областями коллектора и эмиттера усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются гораздо хуже, чем в режиме активном. Поэтому на практике инверсный режим практически не используется.

Режим насыщения (режим двойной инжекции) — оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управляться его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.

Режим отсечки — к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он соответвует размыканию транзисторного ключа.

Заметим, что кроме названных основных рабочих режимов в транзисторе возможен режим пробоя на различных переходах. Обычно он возникает только в случае аварии и не используется в работе, однако существуют специальные лавинные биполярные транзисторы

, в которых режим пробоя является как раз основным рабочим режимом.

Помимо режима работы для эксплуатации биполярных транзисторов имеет значение то, каким образом транзистор включен в каскад усиления (как поданы питающие напряжения на его электроды, в какие цепи включены нагрузка и источник сигнала). Различают три основных способа (рис. 1.3): схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК) и схема с общей базой (ОБ).

 

Рис. 1.3. Схемы включения биполярных транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

 

 

< Предыдущая		Следующая >

Инверсный режим работы транзистора

У транзистора между эмиттерным и коллекторным переходами нет принципиальных различий. Поэтому транзистор допускает инверсное включение, при котором коллектор выполняет роль эмиттера и наоборот (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Инверсное включение транзистора

При инверсном включении улучшаются параметры транзистора:

уменьшается по модулю остаточное напряжение Uкэ  в режиме насыщения, что очень важно для транзисторных ключей, работающих в режимах малых токов;

уменьшается обратный ток Iэо в режиме отсечки.

Вместе с тем из-за не симметрии эмиттерного и коллекторного переходов уменьшается коэффициент усиления тока β. Это вызвано различием площадей, указанных p-n-переходов.

Статические характеристики инверсного режима подобны соответствующим характеристикам нормального режима.

Возможность прямого и инверсного включений транзистора позволяет упростить ряд устройств.

3.2.6. Максимально допустимые параметры транзистора

Превышение максимально допустимых параметров прибора приводит к нарушению режима нормальной работы, а часто и выводит его из строя.

Основными   максимально  допустимыми            параметрами транзистора являются:

а)         максимально  допустимый   ток      коллекторного           перехода

max

к

, причѐм максимально допустимый ток коллектора в режиме

насыщения     горазда           больше            максимально  допустимого  тока коллектора в режиме усиления;

б) максимально допустимое напряжение между коллектором

max

и эмиттером транзистора

Uкэ     ;

в)         максимально  допустимая    мощность,      рассеиваемая

max

коллекторным переходом Pк           ;

база

г) максимально допустимое напряжение перехода эмиттер

max

эб        ;

д) максимально допустимое напряжение между коллектором

Umax

и базой

кб        .

На рис. 3.7,в показано семейство статических выходных характеристик с нанесенными на них границами максимально допустимых   режимов. Линия максимально допустимой мощности

определяется выражением:

max

I           к

к          .

кэ

Область          гарантированной      надежной       работы            транзистора располагается ниже границы, очерченной штриховкой;

е)         диапазон        рабочих          температур:    для      германиевых транзисторов (-600…+250), для кремниевых (-1000…+1200).

3.3. Полевые транзисторы

В полевых транзисторах (ПТ) управление выходным током осуществляется электрическим полем, создаваемым внешним входным напряжением, а не током, как в биполярных транзисторах.

С другой стороны, работа ПТ основана на использовании носителей заряда одного знака: только дырок или только электронов, поэтому такие транзисторы называют униполярными.

Существуют два основных вида ПТ:

полевые транзисторы с p-n-переходом;

полевые транзисторы с изолированным затвором, которые иначе называют МДП транзисторы или МОП транзисторы.

Каждый из этих двух видов ПТ может быть n-канальным и

p-канальным.

Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г.И.)

Режимы работы биполярного транзистора | Основы электроакустики

Биполярный транзистор – полупроводниковый элемент с двумя p-n переходами и тремя выводами, который служит для усиления или переключения сигналов. Они бывают p-n-p и n-p-n типа. На рис.7.1, а и б показаны их условные обозначения.

 Рис.7.1. Биполярные  транзисторы  и  их  диодные  эквивалентные   схемы:  а) p-n-p, б) n-p-n транзистор

Транзистор состоит из двух противоположно включенных диодов, которые обладают одним общим p- или n- слоем. Электрод, связанный с ним, называется базой Б. Два других электрода называются эмиттером Э и коллектором К. Диодная эквивалентная схема, приведенная рядом с условным обозначением, поясняет структуру включения переходов транзистора. Хотя эта схема не характеризует полностью функции транзистора, она дает возможность представить действующие в нем обратные и прямые напряжения.

Обычно переход эмиттер – база смещен в прямом направлении (открыт), а переход база – коллектор – в обратном (заперт). Поэтому источники напряжения должны быть включены, как показано на рис.7.2.

Рис.7.2. Полярность включения: а) n-p-n, б) p-n-p транзистора 

Транзисторы n-p-n типа подчиняются следующим правилам (для транзисторов p-n-p типа правила сохраняются, но следует учесть, что полярности напряжений должны быть изменены на противоположные):

1. Коллектор имеет более положительный потенциал, чем эмиттер.

2. Цепи база-эмиттер и база-коллектор работают как диоды (рис.7.1). Обычно переход база-эмиттер открыт, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении, т.е. приложенное напряжение препятствует протеканию тока через него. Из этого правила следует, что напряжение между базой и эмиттером нельзя увеличивать неограниченно, так как потенциал базы будет превышать потенциал эмиттера более чем на 0,6 – 0,8 В (прямое напряжение диода), при этом возникает очень большой ток.

Следовательно, в работающем транзисторе напряжение на базе и эмиттере связаны следующим соотношением: UБ ≈ UЭ+0,6В; (UБ = UЭ + UБЭ).   

3. Каждый транзистор характеризуется максимальными значениями IК, IБ, UКЭ. В случае превышения этих параметров необходимо использовать еще один транзистор. Следует помнить и о предельных значениях других параметров, например рассеиваемой мощности РК, температуры, UБЭ и др.

4. Если правила 1-3 соблюдены, то ток коллектора прямо пропорционален току базы. Соотношение токов коллектора и эмиттера приблизительно равно 

IК = αIЭ,    где α=0,95…0,99 – коэффициент передачи тока эмиттера. Разность между эмиттерным и коллекторным токами в соответствии с первым законом Кирхгофа (и как видно из рис. 7.2, а) представляет собой базовый ток IБ = IЭ – IК.    Ток коллектора зависит от тока базы в соответствии с выражением: IК = βIБ,   где β=α/(1-α) – коэффициент передачи тока базы, β >>1.

Правило 4 определяет основное свойство транзистора: небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

Режимы работы транзистора. Каждый переход биполярного транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают следующие четыре режима работы транзистора.

Усилительный или активный режим – на эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный – обратное. Именно этот режим работы транзистора соответствует максимальному значению коэффициента передачи тока эмиттера. Ток коллектора пропорционален току базы, обеспечиваются минимальные искажения усиливаемого сигнала.

Инверсный режим – к коллекторному переходу подведено прямое напряжение, а к эмиттерному – обратное. Инверсный режим приводит к значительному уменьшению коэффициента передачи тока базы транзистора по сравнению с работой транзистора в активном режиме и поэтому на практике используется только в ключевых схемах.

Режим насыщения – оба перехода (эмиттерный и коллекторный) находятся под прямым напряжением. Выходной ток в этом случае не зависит от входного и определяется только параметрами нагрузки. Из-за малого напряжения между выводами коллектора и эмиттера режим насыщения используется для замыкания цепей передачи сигнала.

Режим отсечки – к обоим переходам подведены обратные напряжения. Так как выходной ток транзистора в режиме отсечки практически равен нулю, этот режим используется для размыкания цепей передачи сигналов.

Основным режимом работы биполярных транзисторов в аналоговых устройствах является активный режим. В цифровых схемах транзистор работает в ключевом режиме, т.е. он находится только в режиме отсечки или насыщения, минуя активный режим.

 

 

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — электронный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

Принцип работы обоих типов транзисторов похож на работу водяного крана, который регулирует водяной поток, только через транзистор проходит поток электронов. У биполярных транзисторов через прибор проходят два тока — основной «большой» ток, и управляющий «маленький» ток. Мощность основного тока зависит от мощности управляющего. У полевых транзисторов через прибор проходит только один ток, мощность которого зависит от электромагнитного поля. В данной статье рассмотрим подробнее работу биполярного транзистора.

Устройство биполярного транзистора.

Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника и двух PN-переходов. Различают PNP и NPN транзисторы по типу чередования дырочной и электронной проводимостей. Это похоже на два диода, соединенных лицом к лицу или наоборот.

У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база (base). Крайние электроды носят названия коллектор и эмиттер (collector и emitter). Прослойка базы очень тонкая относительно коллектора и эмиттера. В дополнение к этому, области полупроводников по краям транзистора несимметричны. Слой полупроводника со стороны коллектора немного толще, чем со стороны эмиттера. Это необходимо для правильной работы транзистора.

Работа биполярного транзистора.

Рассмотрим физические процессы, происходящие во время работы биполярного транзистора. Для примера возьмем модель NPN. Принцип работы транзистора PNP аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.

Как уже говорилось в статье о типах проводимости в полупроводниках, в веществе P-типа находятся положительно заряженные ионы — дырки. Вещество N-типа насыщено отрицательно заряженными электронами. В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P.

Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером V_КЭ (V_CE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, потому что электрическое поле источника напряжения не достигает эмиттера. Этому мешает толстая прослойка полупроводника коллектора плюс прослойка полупроводника базы.

Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером V_BE, но значительно ниже чем V_CE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое V_BE — 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет «дотянуться» своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать). Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.

В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.

В итоге мы получаем два тока: маленький — от базы к эмиттеру I_BE, и большой — от коллектора к эмиттеру I_CE.

Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы I_B, сильно меняется ток коллектора I_С. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе. Cоотношение тока коллектора I_С к току базы I_B называется коэффициентом усиления по току. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзистором.

β = I_C / I_B

Простейший усилитель на биполярном транзисторе

Рассмотрим детальнее принцип усиления сигнала в электрической плоскости на примере схемы. Заранее оговорюсь, что такая схема не совсем правильная. Никто не подключает источник постоянного напряжения напрямую к источнику переменного. Но в данном случае, так будет проще и нагляднее для понимания самого механизма усиления с помощью биполярного транзистора. Так же, сама техника расчетов в приведенном ниже примере носит несколько упрощенный характер.

1.Описание основных элементов цепи

Итак, допустим в нашем распоряжении транзистор с коэффициентом усиления 200 (β = 200). Со стороны коллектора подключим относительно мощный источник питания в 20V, за счет энергии которого будет происходить усиление. Со стороны базы транзистора подсоединим слабый источник питания в 2V. К нему последовательно подсоединим источник переменного напряжения в форме синуса, с амплитудой колебаний в 0.1V. Это будет сигнал, который нужно усилить. Резистор Rb возле базы необходим для того, чтобы ограничить ток, идущий от источника сигнала, обычно обладающего слабой мощностью.

2. Расчет входного тока базы I

_b

Теперь посчитаем ток базы I_b. Поскольку мы имеем дело с переменным напряжением, нужно посчитать два значения тока – при максимальном напряжении (V_max) и минимальном (V_min). Назовем эти значения тока соответственно — I_bmax и I_bmin.

Также, для того чтобы посчитать ток базы, необходимо знать напряжение база-эмиттер V_BE. Между базой и эмиттером располагается один PN-переход. Получается, что ток базы «встречает» на своем пути полупроводниковый диод. Напряжение, при котором полупроводниковый диод начинает проводить — около 0.6V. Не будем вдаваться в подробности вольт-амперных характеристик диода, и для простоты расчетов возьмем приближенную модель, согласно которой напряжение на проводящем ток диоде всегда 0.6V. Значит, напряжение между базой и эмиттером V_BE = 0.6V. А поскольку эмиттер подключен к земле (V_E = 0), то напряжение от базы до земли тоже 0.6V (V_B = 0.6V).

Посчитаем I_bmax и I_bmin с помощью закона Ома:

2. Расчет выходного тока коллектора I

_С

Теперь, зная коэффициент усиления (β = 200), можно с легкостью посчитать максимальное и минимальное значения тока коллектора ( I_cmax и I_cmin).

3. Расчет выходного напряжения V

_out

Осталось посчитать напряжение на выходе нашего усилителя V_out. В данной цепи — это напряжение на коллекторе V_C.

Через резистор Rc течет ток коллектора, который мы уже посчитали. Осталось подставить значения:

4. Анализ результатов

Как видно из результатов, V_Cmax получился меньше чем V_Cmin. Это произошло из-за того, что напряжение на резисторе V_Rc отнимается от напряжения питания VCC. Однако в большинстве случаев это не имеет значения, поскольку нас интересует переменная составляющая сигнала – амплитуда, которая увеличилась c 0.1V до 1V. Частота и синусоидальная форма сигнала не изменились. Конечно же, соотношение V_out/V_in в десять раз — далеко на самый лучший показатель для усилителя, однако для иллюстрации процесса усиления вполне подойдет.

Итак, подытожим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе. Через базу течет ток I_b, несущий в себе постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая нужна для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером начал проводить – «открылся». Переменная составляющая – это, собственно, сам сигнал (полезная информация). Сила тока коллектор-эмиттер внутри транзистора – это результат умножения тока базы на коэффициент усиления β. В свою очередь, напряжение на резисторе Rc над коллектором – результат умножения усиленного тока коллектора на значение резистора.

Таким образом, на вывод V_out поступает сигнал с увеличенной амплитудой колебаний, но с сохранившейся формой и частотой. Важно подчеркнуть, что энергию для усиления транзистор берет у источника питания VCC. Если напряжения питания будет недостаточно, транзистор не сможет полноценно работать, и выходной сигнал может получится с искажениями.

Режимы работы биполярного транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

• Режим отсечки (cut off mode).
• Активный режим (active mode).
• Режим насыщения (saturation mode).
• Инверсный ражим (reverse mode ).

Режим отсечки

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V — 0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Активный режим

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Режим насыщения

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Инверсный режим

В данном режиме коллектор и эмиттер меняются ролями: коллекторный PN-переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В результате ток из базы течет в коллектор. Область полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и коэффициент усиления в инверсном режиме получается ниже, чем в нормальном активном режиме. Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы он максимально эффективно работал в активном режиме. Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не используют.

Основные параметры биполярного транзистора.

Коэффициент усиления по току – соотношение тока коллектора I_С к току базы I_B. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзисторов.

β — величина постоянная для одного транзистора, и зависит от физического строения прибора. Высокий коэффициент усиления исчисляется в сотнях единиц, низкий — в десятках. Для двух отдельных транзисторов одного типа, даже если во время производства они были “соседями по конвейеру”, β может немного отличаться. Эта характеристика биполярного транзистора является, пожалуй, самой важной. Если другими параметрами прибора довольно часто можно пренебречь в расчетах, то коэффициентом усиления по току практически невозможно.

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе, которое «встречает» ток базы. Обозначается R_in (R_вх). Чем оно больше — тем лучше для усилительных характеристик прибора, поскольку со стороны базы обычно находиться источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять как можно меньше тока. Идеальный вариант – это когда входное сопротивление равняется бесконечность.

R_вх для среднестатистического биполярного транзистора составляет несколько сотен КΩ (килоом). Здесь биполярный транзистор очень сильно проигрывает полевому транзистору, где входное сопротивление доходит до сотен ГΩ (гигаом).

Выходная проводимость — проводимость транзистора между коллектором и эмиттером. Чем больше выходная проводимость, тем больше тока коллектор-эмиттер сможет проходить через транзистор при меньшей мощности.

Также с увеличением выходной проводимости (или уменьшением выходного сопротивления) увеличивается максимальная нагрузка, которую может выдержать усилитель при незначительных потерях общего коэффициента усиления. Например, если транзистор с низкой выходной проводимостью усиливает сигнал в 100 раз без нагрузки, то при подсоединении нагрузки в 1 КΩ, он уже будет усиливать всего в 50 раз. У транзистора, с таким же коэффициентом усиления, но с большей выходной проводимостью, падение усиления будет меньше. Идеальный вариант – это когда выходная проводимость равняется бесконечность (или выходное сопротивление R_out = 0 (R_вых = 0)).

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах. На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.

Персональный сайт — электроника

 

Биполярный транзистор состоит обычно из взаимодействующих

— двух p-n-переходов

 

Выводы биполярного транзистора называются

— коллектор

— база

— эмиттер

 

Ключ на биполярном транзисторе может находиться в

— активном режиме

— режиме насыщения

 

В режиме насыщения у биполярного транзистора

— оба перехода открыты

В режиме отсечки у биполярного транзистора

— оба перехода закрыты

В активном режиме у биполярного транзистора

— переход коллектор-база закрыт, переход эмиттер-база открыт

В инверсном режиме у биполярного транзистора

— переход коллектор-база открыт, переход эмиттер-база закрыт

В схеме с общим эмиттером режим насыщения биполярного транзистора с n—p—n структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ > 0 U_кэ < 0

 

В схеме с общим эмиттером режим насыщения биполярного транзистора с p—n—p структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ < 0 U_кэ > 0+

В схеме с общим эмиттером режим отсечки биполярного транзистора с p—n—p структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ > 0 U_кэ > 0

 

В схеме с общим эмиттером режим отсечки биполярного транзистора с n—p—n структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ > 0 U_кэ < 0

В схеме с общим эмиттером активный режим работы биполярного транзистора с p—n—p структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ < 0 U_кэ < 0+

В схеме с общим эмиттером нормальный активный режим работы биполярного транзистора с n—p—n структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ > 0 U_кэ > 0

 

В схеме с общим эмиттером инверсный активный режим работы биполярного транзистора с p—n—p структурой обеспечивается напряжениями

U_бэ > 0 U_кэ < 0

В режиме насыщения переходы биполярного p—n—p-транзистора смещены

— коллекторный в обратном направлении

— эмиттерный в обратном направлении

 

В режиме насыщения переходы биполярного n—p—n-транзистора смещены

— коллекторный в прямом направлении

— эмиттерный в прямом направлении

В активном режиме переходы биполярного p—n—p-транзистора смещены

— коллекторный в прямом направлении

— эмиттерный в обратном направлении

 

В активном режиме переходы биполярного n—p—n-транзистора смещены

— коллекторный в обратном направлении

— эмиттерный в прямом направлении

В режиме отсечки переходы биполярного p—n—p-транзистора смещены

— коллекторный в прямом направлении

— эмиттерный в прямом направлении

В режиме отсечки переходы биполярного n—p—n-транзистора смещены

— коллекторный в обратном направлении

— эмиттерный в обратном направлении

 

Закрытое состояние ключа на биполярном транзисторе соответствует

— режиму отсечки

 

Открытое состояние ключа на биполярном транзисторе соответствует

— режиму насыщения

В активном режиме в переходах биполярного транзистора происходят процессы

— инжекция носителей заряда — в эмиттерном переходе

 

Основной режим работы биполярного транзистора в усилительных устройствах

— активный режим

Основными условиями для обеспечения усилительных свойств биполярного транзистора являются

— толщина базы должна быть мала

— концентрация основных носителей в базе больше, чем в коллекторе

В активном режиме поле обратно смещенного коллекторного перехода является ускоряющим для

— неосновных носителей базы

Инжекция носителей в биполярном транзисторе типа p—n—p в активном режиме, это

— перемещение дырок из эмиттера в базу

— перемещение дырок из базы в коллектор

Экстракция носителей в биполярном транзисторе типа p—n—p в активном режиме, это

— перемещение электронов из базы в коллектор

Наибольший коэффициент усиления по мощности дает схема включения биполярного транзистора с

— общим эмиттером+

 

Не дает усиления по току схема включения биполярного транзистора с

— общим эмиттером

— общей базой+

— общим коллектором

 

Не дает усиления по напряжению схема включения биполярного транзистора с

— общим эмиттером

— общим коллектором+

 

Не дает усиления по мощности схема включения биполярного транзистора с

— общим эмиттером

— общей базой

— общим коллектором

— во всех указанных случаях он больше единицы+

 

У транзистора Т, изображенного на рисунке

— коэффициент по напряжению больше единицы; коэффициент усиления по току равен единице+

 

В биполярном транзисторе коэффициент передачи по току в схеме с общей базой a=0,99. коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен

— 9,9

 

В биполярном транзисторе ток эмиттера 100 мА, ток базы 2 мА. Ток коллектора равен

— 98 мА

 

Биполярный транзистор включен по схеме с общей базой. При этом ток эмиттера равен 10 мА, ток  коллектора 9,8 мА. Если этот транзистор  будет включен по схеме с общим эмиттером, то коэффициент передачи по току будет равен:

— 0,98

Биполярный транзистор включен по схеме с общим эмиттером. При этом ток во входной цепи равен 100 мкА, выходной ток равен 9,9 мА. Если этот транзистор  будет включен по схеме с общей базой, то коэффициент передачи по току будет равен:

— 99

Биполярный транзистор включен по схеме с общей базой. При этом ток эмиттера равен 20 мА, ток  коллектора 19 мА. Коэффициент передачи по току будет равен

— 0,95

 

В схеме, представленной на рисунке U_вх=1В, R=5 кОм, коэффициент усиления по току в транзисторе b=60. Найти ток коллектора I_к.

— 12 мА

 

В транзисторе ток эмиттера I_э=9 мА,    I_б=100 мкА. Найти ток коллектора

— 8,9 мА

 

Наименьшее входное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

— общей базой

Наименьшее выходное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

— общим коллектором

Наибольшее входное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

— общим коллектором

Наибольшее выходное сопротивление имеет схема включения биполярного транзистора

— общей базой

Модуляция толщины базы биполярного транзистора – это

— изменение толщины базы при изменении напряжения на коллекторе

В активном режиме на переходе коллектор-база определяющую роль играет

— диффузионная ёмкость

В активном режиме на переходе эмиттер-база определяющую роль играет емкость

— диффузионная ёмкость

На усилительные свойства биполярного транзистора сильнее влияет

— емкость эмиттерного перехода

Для определения параметров биполярного транзистора наиболее применима система

— H-параметров

H-параметры биполярного транзистора имеют недостатки

— Н-параметры зависят от схемы включения биполярного транзистора

— Н-параметры имеют малые значения

— Н-параметры имеют большие значения

— измерение Н-параметров затруднительно

Коэффициент обратной связи по напряжению характеризует в биполярном транзисторе

— влияние напряжения коллектора на эмиттерный переход в связи с модуляцией толщины базы

Установите физический смысл h-параметров биполярного транзистора

1 h₁₁

2h₁₂

3h₂₁

4h₂₂

4выходная проводимость

1входное сопротивление

-3коэффициент усиления по току

— 2коэффициент обратной связи по напряжению

 

Параметр h₁₁ биполярного транзистора характеризует

— входное сопротивление        

Параметр h₁₂ биполярного транзистора характеризует

— коэффициент обратной связи по напряжению

Параметр h₂₁ биполярного транзистора характеризует

— коэффициент передачи по току

Параметр h₂₂ биполярного транзистора характеризует

— выходную проводимость

Определить изменение напряжения DU_эб, если при неизменном напряжении коллектора, ток эмиттера изменяется с 4 мА до 6 мА. Входное сопротивление транзистора в режиме короткого замыкания по переменному току h₁₁=10_Ом.

— 20 мВ

Определите по частотной характеристике биполярного транзистора

граничную частоту.

— 1 МГц

 

Определите по частотной характеристике биполярного транзистора предельную частоту.

— 10 МГц

 

 

Предельная частота транзистора w_пр=5 МГц. Определить коэффициент передачи тока базы b на частоте 8,66 МГц, если на низких частотах он равен 96.

— 48             

 

Если частота будет выше предельной в Ö3 раз, коэффициент передачи по току транзистора уменьшится

— в Ö3 раз

На низких частотах  коэффициент усиления по току h_21б=0,95. Коэффициент передачи по току на предельной частоте w_пр  равен

— 0,671

На низких частотах  коэффициент усиления по току h_21б=0,9. Коэффициент передачи по току на предельной частоте w_пр  равен

— 0,636

На низких частотах  коэффициент усиления по току h_21э=95. Коэффициент передачи по току на предельной частоте w_пр  равен

— 67,1

На низких частотах  коэффициент усиления по току h_21э=60. Коэффициент передачи по току на предельной частоте w_пр  равен

— 42,4

Усилительные свойства биполярного транзистора на высоких частотах ухудшаются, т. к. оказывают влияние

— емкость коллекторного перехода

Лучшими частотными свойствами обладает схема

— с общей базой

Квазистатический режим работы биполярного транзистора – это

— режим работы биполярного транзистора с нагрузкой и в таком диапазоне частот, где не сказывается влияние реактивных элементов биполярного транзистора

Импульсный режим работы биполярного транзистора – это режим работы биполярного транзистора с

— сигналами большой амплитуды и малой длительности

Длительность переднего фронта импульса при работе биполярного транзистора в импульсном режиме определяется

— временем пролета носителей через базу, накопления заряда в базе

Длительность заднего фронта импульса при работе биполярного транзистора в импульсном режиме определяется

— временем рассасывания избыточного заряда в области базы

Емкость коллекторного перехода на выходное сопротивление биполярного транзистора влияет следующим образом

— выходное сопротивление биполярного транзистора с ростом частоты уменьшается

Менее подвержена влиянию температуры

— схема с общей базой

Шум в биполярном транзисторе – это

— беспорядочное изменение тока в цепи коллектора

Основными видами низкочастотного шума в биполярном транзисторе являются

— дробовой эффект и тепловые флуктуации

— шум рекомбинации

Более низкий уровень шума у

— полевых транзисторов

Большая устойчивость к радиации

— у полевых транзисторов

Меньше зависят от температуры параметры

— полевых транзисторов

Нецелесообразно использовать транзисторы в схемах

— усиления сигналов по мощности

Для преоб­разования электрической энергии больших мощностей целесообразно использовать

— биполярные транзисторы

— полевые транзисторы

— тиристоры

Входное сопротивление боль­ше у

— МДП-транзисторов

Вывод полевого транзистора, к которому прикладывают управляющее напряжение, называется

— затвор+

Вывод полевого транзистора, к которому движутся основные носители заряда в канале, называется

— сток+

Вывод полевого транзистора, от которого начинают движение основные носители заряда в канале, называется

— исток+

Выводы полевого транзистора называются

— сток

— затвор

— исток

Полевые транзисторы управляются

— напряжением  

Полевые транзисторы делятся на

— транзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник

Полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводникового материала поперечным электрическим полем, называется

 полевой транзистор

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор,

— усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал и управляемым электрическим полем

Полевой транзистор состоит из областей

— сток, затвор, исток, канал

Найдите соответствующему полевому транзистору его условное обозначение

— полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

— полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

— МДП–транзистор со встроенным n-каналом

— МДП–транзистор со встроенным p-каналом

— МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

— МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

2 «1»

1«2»

4«3»

6«4»

5«5»

3«6»

По каналу полевого транзистора протекает ток

— основных носителей

Найдите соответствующему полевому транзистору его разрез (схематическое устройство)

1- полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

— 2полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

-3 МДП–транзистор со встроенным n-каналом

— 4МДП–транзистор со встроенным p-каналом

— 5МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

— 6МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

5«1»

3«2»

2«3»

4«4»

1«5»

6«6»

 

Найдите соответствующему полевому транзистору его стоко-затворную характеристику

1 полевой транзистор с управляющим p-n-переходом р-каналом

2 полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-каналом

3МДП–транзистор со встроенным n-каналом

4МДП–транзистор со встроенным p-каналом

5МДП–транзистор с индуцированным n-каналом

6МДП–транзистор с индуцированным p-каналом

6«1»

5«2»

2«3»

1«4»

4«5»

3 «6»

 

Стоко-затворная характеристика 1 принадлежит

— полевому транзистору с управляющим p-n-переходом р-каналом

— полевому транзистору с управляющим p-n-переходом n-каналом

— МДП–транзистору со встроенным n-каналом

— МДП–транзистору со встроенным p-каналом

— МДП–транзистору с индуцированным n-каналом

— МДП–транзистору с индуцированным p-каналом

Встроенным называется такой канал в полевых транзисторах, который

— создан в исходной пластине кремния с помощью диффузионной технологии+

Индуцированным называется канал в полевых транзисторах, который

— образован благодаря притоку носителей заряда из
полупроводниковой пластины при приложении к затвору
напряжения относительно истока       +

Высокое входное сопротивление полевого транзистора с управляющим р-n-переходом обусловлено

— обратно смещенным p-n-переходом затвор-канал

При напряжении затвор-исток равном нулю, ток стока в полевом транзисторе с управляющим p—n— переходом

— максимален

Для управления сопротивлением канала полевого транзистора с управляющим  p—n-переходом, необходимо сместить переход затвор-канал в

— прямом направлении

Может работать с любой полярностью напряжения на затворе полевой транзистор

— МДП-транзистор со встроенным каналом

На затвор полевого транзистора с управляющим p–n–переходом подается напряжение

запирающее p–n–переход между затвором и каналом

Ток в цепи стока полевого транзистора с управляющим p–n–переходом определяется

— напряжением на стоке и затворе

Напряжением отсечки полевого транзистора называют напряжение, при котором

— ток стока равен нулю

Уменьшить ток стока до нуля в полевом транзисторе с управляющим p–n–переходом возможно

— с помощью напряжения

 

Канал полевого транзистора с управляющим p–n–переходом имеет наибольшую ширину

— при

 

На затвор МДП со встроенным каналом п-пипа подается напряжение

—

Полевой транзистор, включенный по схеме с общим истоком, имеет

— высокое входное и среднее выходное сопротивления+

Входное сопротивление полевого транзистора с управляющим p—n-переходом составляет

— 10¹⁰ Ом

Входное сопротивление МДП-транзисторов со встроенным каналом составляет величину

—  Ом

Входное сопротивление МДП-транзисторов с индуцированным каналом составляет величину

—  Ом

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным р- каналом при  называется

— режим обеднения

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным п- каналом при  называется

— режим обогащения

Напряжение, при котором возникает индуцированный канал в подложке р-типа или п-типа называется

— пороговым напряжением

Основной причиной шума полевых транзисторов является

— тепловой шум

Крутизна характеристики полевого транзистора определяется как отношение

— тока стока к напряжению затвор-исток

МДП-транзисторы подразделяются на

— транзисторы с индуцированным каналом

— транзисторы со встроенным каналом

МДП-транзистор с встроенным каналом может работать в режиме

— обеднения и обогащения

МДП-транзистор с индуцированным каналом может работать в режиме

— обогащения

На затвор МДП–транзистора со встроенным p-каналом подается напряжение

—  или

 

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным р–каналом при  называется

— режим обеднения

Режим работы МДП-транзисторов со встроенным п– каналом при  называется

— режим обогащения

Напряжение, при котором возникает индуцированный канал в подложке р-типа или п-типа называется

— пороговым напряжением

Усиливает входной сигнал полевой транзистор, работающий по схеме с

— общим истоком

— общим стоком

— общим затвором

 

Для количественной оценки управляющего действия затвора полевого транзистора используют

— крутизну характеристики+

 

При увеличении температуры ток стока полевого транзистора с управляющим p—n-переходом

— увеличивается

При постоянном напряжении U_си, изменили входное напряжение полевого транзистора U_зи от 2 до 4 В. При этом ток стока (I_c) изменился на 4 мА. Найти статический коэффициент усиления  μ, если выходное сопротивление R_i=5 кОм.

— 10

При постоянном напряжении U_си, изменили входное напряжение полевого транзистора U_зи от 1 до 4 В. При этом ток стока (I_c) изменился на 6 мА. Найти статический коэффициент усиления  μ, если выходное сопротивление R_i=5 кОм.

— 10

 

Тиристором называется

— полупроводниковый прибор с тремя и более р-n-переходами,
ВАХ которого содержит участок с отрицательным
дифференциальным сопротивлением       +

 

Тиристор – это полупроводниковый прибор

— с тремя или более р-п переходами, на вольт-амперной характеристики которого есть участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением

Сопротивление тиристора в закрытом состоянии

— велико

Сопротивление тиристора в открытом состоянии

— мало

Тринистор – это тиристор,

— имеющий управляющий электрод

Симистор – это тиристор

— который может работать как в прямом, так и в обратном включении

Диак – это

— динистор

Триак — это

— симистор

Электроды тиристора называются

— анод

— катод

— управляющий электрод

Динистор – это

— диак

Электроды динистора называются

— анод

— катод

— управляющий электрод

Тиристор, изображенный на рисунке — это

— диодный симметричный тиристор

Тиристор, изображенный на рисунке — это

— триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду

— триодный незапираемый тиристор с управлением по катоду

— запираемый тринистор с управлением по аноду

— запираемый тринистор с управлением по катоду

 

Тиристор, изображенный на рисунке — это

— триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду

— запираемый тринистор с управлением по аноду

— запираемый тринистор с управлением по катоду

 

Тиристор, изображенный на рисунке — это

— триодный симметричный незапираемый тиристор с управлением по аноду

 

На практике для перевода триодного тиристора из закрытого состояния в открытое используется способ

— подача положительного напряжения на управляющий электрод+

На практике для перевода триодного тиристора из открытого состояния в закрытое используется способ

— изменение полярности анодного напряжения+

Для того чтобы перевести диодный тиристор (динистор) из закрытого состояния в открытое, нужно

— повысить анодное напряжение+

Для включения тиристора на  его управляющий электрод подается

—  обратное по отношению к катоду напряжение

Тиристор, который можно включить, осветив кристалл, называется

— фототиристор

Из указанных сравнительных характеристик фототиристора и обычного тиристора выбрать неправильную.

— в фототиристоре в отличие от обычного тиристора отсутствует обратная ветвь вольт-амперной характеристики с отрицатель­ным напряжением на аноде+

В оптроне происходят следующие преобразования энергии:

— световая в электрическую

В фототранзисторе происходят следующие преобразования энергии:

— световая в электрическую

В полупроводниковом индикаторе происходят следующие преобразования энергии

— электрическая — в энергию некогерентного светового излучения

В светодиоде  происходят следующие преобразования энергии

— электрическая — в энергию некогерентного светового излучения

В фотодиоде происходят следующие преобразования энергии

— световая в электрическую

Оптоэлектронный прибор – это устройство

— для преобразования электрического сигнала в оптический и обратно

В оптронной паре в качестве излучателей используются электронные приборы

— светоизлучающий диод

Укажите неправильное утверждение

— Свойства оптрона не зависят от приемника излучения.

В перечисленных свойствах оптронов указать несоот­ветствующее действительности.

— У фотодиодного оптрона коэффициент передачи по току больше, чем у фототранзисторного.

Включение светодиода в оптронной паре

— прямое

Включение р-n-переходов в полупроводниковом индикаторе

— прямое

Включение электрического перехода фотодиода в оптронной паре

— обратное

 

Если уменьшить ширину запрещенной зоны полупроводника, который мог излучать в видимой части спектра, то этот полупроводник

— будет излучать в инфракрасной области  оптического диапазона

Для своей работы требуют внешней подсветки индикаторы

 

— жидкокристаллические

 

Прибор, условное обозначение которого изображено на рисунке, относится к разряду

— индикаторов

— оптронов

Прибор, условное обозначение которого изображено на рисунке, относится к разряду

—

—

—

— оптронов

 

В качестве приемников излучения в оптронной паре используются

— фототранзисторы

— фоторезисторы

Без навес­ных элементов могут быть изготовлены микросхемы

— совмещенные

 полупроводниковые

Гибридными называют микросхемы, в которых

— используются пленочные элементы и навесные компоненты

Полупроводниковыми называют микросхемы, в которых

— все элементы выполнены в глубине полупроводниковой подложки

— используется диэлектрическая подложка

Полупроводниковая интегральная микросхема – это микросхема

— в которой все элементы выполнены в объеме, а межэлементные соединения на поверхности полупроводника

Совмещенная интегральная микросхема – это микросхема

— пассивные элементы которой делают пленочными, а активные в глубине полупроводникового кристалла

Гибридная интегральная микросхема – это микросхема

— пассивные элементы которой делают, как правило, пленочными, а активные – навесными

 

По функциональному назначению интегральные схемы подразделяются на

— аналоговые и цифровые

По виду обрабатываемого сигнала интегральные схемы подразделяются на

— усилительные и импульсные

Основой для изготовления полупроводниковых интегральных микросхем является

— кремний

Эпитáксия – это технологический процесс

— наращивания монокристаллических слоев на полупроводниковую подложку

Термическое окисление – это

— окисление кремния с целью получения пленки двуокиси кремния

Фотолитография – это

— процесс получения требуемой конфигурации в диэлектрических и металлических пленках, нанесенных на поверхность полупроводниковых или диэлектрических подложек

Легирование – это

— операция введения необходимых примесей в монокристаллический полупроводник

Подложки гибридных интегральных схем служат

— диэлектрическим и механическим основанием для пленочных и  навесных элементов и для теплоотвода

В качестве пленочных резисторов интегральных микросхем используются

— полоски металла, сплава металлов, кермет (смесь частиц металла и диэлектрика)

Диэлектрическим слоем пленочных конденсаторов служит

— окислы полупроводниковых материалов

Обкладки тонкопленочных конденсаторов изготавливаются

— из алюминия

Невозможно изготовить в структуре полупроводниковой интегральной схемы

— индуктивность

В виде пленок гибридных интегральных микросхем изготавливаются

— резисторы, индуктивности

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n—p—n транзистор создается внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы пленкой двуокиси кремния, называется

— диэлектрической

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n—p—n транзистор создаётся внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы пленкой двуокиси кремния по вертикали, а по горизонтали p—n переходом со скрытым n⁺ слоем, называется

— комбинированной

Изоляция между элементами в полупроводниковой микросхеме, при которой n—p—n транзистор создаётся внутри объема полупроводника и  изолируется от других частей микросхемы p—n переходом со скрытым n⁺ слоем, называется

— диодной

Изоляция интегрального п-р-п транзистора при которой потенциал подложки транзистора будет наименьшим из потенциалов точек структуры называется

— воздушной

Интегральный п-р-п – транзистор это биполярный транзистор

интегральных полупроводниковых микросхем

Недостаток интегральных биполярных п-р-п– транзисторов

— большая площадь, занимаемая им в микросхеме

Интегральный транзистор с барьером Шоттки предназначен для

— — увеличение допустимого напряжения на коллекторном переходе

Многоэмиттерный транзистор

— совокупность транзисторов с соединенными базами и соединенными коллекторами

Интегральные диоды полупроводниковых интегральных схем – это диоды

— создаваемые на основе структуры интегральных транзисторов

Использование интегральных биполярных транзисторов в качестве диодов возможно в

— пяти вариантах

Технология изготовления активных элементов интегральных микросхем сложнее

— при использовании биполярных транзисторов

Диффузионные резисторы интегральных микросхем изготавливают

— одновременно с изготовлением эмиттерной или базовой области

Диффузионные конденсаторы интегральных микросхем – это конденсаторы, для формирования которых используется

— все перечисленные электрические переходы

 

Укажите признак диодного включения транзистора

— I_к=0

Укажите признак диодного включения транзистора

— I_э=0

Для схемы диодного включения транзистора, изображенной на рисунке, напряжение пробоя составляет

— 20-50 В

Укажите признак диодного включения транзистора

— U_кэ=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

— U_кэ=0

—

Укажите признак диодного включения транзистора

— I_э=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

— I_к=0

 

Укажите признак диодного включения транзистора

— U_кэ=0

 

Номинальная емкость конденсатора С_НОМ = 3,3 нФ,  а удельная емкость материала (двуокись кремния)  С₀ = 60 пФ/мм². Площадь верхней обкладки конденсатора составит

— 55 мм²

Номинальное сопротивление резистора R_НОМ = 500 Ом, удельное поверхностное сопротивление материала ρ_S = 1000 Ом/квадрат. Коэффициент формы К_Ф резистора гибридной микросхемы равен

— 0,5

 

Указать маркировку микросхемы специального назначения, выполняющей функцию усилителя дифференциального (операционного), выполненной по полупроводниковой технологии.

— К574УД2

 

Указать маркировку микросхемы широкого применения,  выполненной по полупроводниковой технологии, выполняющей функцию триггера типа D

— К176ТМ2

Лучшими частотными свойствами обладают биполярные транзисторы интегральных микросхем

— типа п-р-п

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=90 кОм, длина площадки l=2 мм, ширина b= 0,2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  r_sравно

— 3000 Ом/

 

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=50 Ом, длина площадки l=1 мм, ширина b=2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  r_sравно

— 100 Ом/

 

Топологический чертёж плёночного резистора показан на рисунке. Сопротивление резистора R=50 кОм, длина площадки l=2 мм, ширина b=0. 2 мм. Удельное поверхностное сопротивление материала  r_sравно

— 5000 Ом/

Укажите параметр, зная который можно оценить быстродействие логического элемента.

— среднее время задержки распространения

Укажите параметр, зная который можно оценить экономичность логического элемента.

— средняя потребляемая мощность

 

Число «7» можно представить двоичным кодом

— 0111

Число «5» можно представить двоичным кодом

— 0101

Число «10» можно представить двоичным кодом

-1010

На входы логических элементов, представленных на рисунке,  поданы логические единицы. Выберете те из

На входы логических элементов, представленных на рисунке,  поданы логические нули. Выберете те из них, которые на выходе получат логическую единицу.

— 3

— 4

— 5

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

— 1 2 или

— 2 2 и

— 3 или не

— 42 или не

— 52 и не

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент

— ИЛИ    

— И     

— И-НЕ     

— ИЛИ-НЕ

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

— 12 или

— 22 и

— 3или не

— 42 или не

— 5 2 и не

 

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент

— И    

— НЕ     

— И-НЕ     

— ИЛИ-НЕ

Определите по таблице истинности операцию, которую выполняет логический элемент и его условное обозначение

— 1 или

— 2и

— 3не

— 4или не

— 5

Определите операцию, которую выполняет схема, построенная на логических элементах

— 3 ИЛИ

Триггер Шмитта –

— генерирует прямоугольные импульсы

На входы RST триггера подаются сигналы Х1=1, Х2=0. В момент прихода синхроимпульса триггер

— переключится в состояние логической единицы

На входы RS триггера подаются сигналы Х1=1, Х2=0. При этой комбинации входных сигналов триггер

— переключится в состояние логической единицы

Операционные усилители обладают

— большим входным и малым выходным сопротивлением

Операционный усилитель имеет

— два входа и один выход

Операционный усилитель имеет большое входное сопротивление, так как на его входе включен

— дифференциальный каскад

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя определяется как

— произведение коэффициентов усиления каждого каскада

Усилитель состоит из двух каскадов. Коэффициент усиления первого каскада – 10 дБ, второго – 20 дБ. Общий коэффициент усиления равен

— 10 дБ

Усилитель состоит из двух каскадов. Коэффициент усиления первого каскада – 50, второго – 20. Общий коэффициент усиления равен

— 30

Коэффициент усиления по току усилителя Кi равен 100. В логарифмических единицах – децибелах — это составит

— 40 дБ

Коэффициент усиления по напряжению усилителя Кu равен 10. В логарифмических единицах – децибелах — это составит

— 20 дБ

Коэффициент усиления по мощности усилителя Кp равен 1000. В логарифмических единицах – децибелах — это составит

— 60 дБ

Дифференциальный усилитель – это усилитель

— усиливающий только разностный сигнал

Дифференциальный сигнал – это

— два входных сигнала не одинаковых по уровню, но одинаковых по фазе

Качество дифференциального усилителя оценивается

— только коэффициентом подавления синфазного сигнала

В зависимости от того, каким образом подается сигнал в цепь обратной связи с выхода усилителя и на вход усилителя с цепи обратной связи различают

— параллельную обратную связь по напряжению

— последовательную обратную связь по току

— последовательно параллельную обратную связь по току

— последовательную обратную связь по напряжению

Дифференциальный усилитель имеет

— два входа и один выход

Дифференциальный усилитель состоит

— из двух транзисторов

Дифференциальный усилитель усиливает

— разностный сигнал

В усилителе, охваченном обратной связью, сигнал обратной связи совпадает по фазе с входным сигналом и складывается с ним, в этом случае связь называют

— положительной обратной связью

В усилителе, охваченном обратной связью, сигнал обратной связи складывается с входным сигналом и находится в противофазе с ним, в этом случае связь называют

— отрицательной обратной связью

В усилительном каскаде задают напряжения и токи смещения, с целью

Обеспечения положения рабочей точки

В усилительных устройствах отношение выходного сигнала к входному называют

— коэффициентом усиления

Входное сопротивление усилительного каскада при вводе параллельной обратной связи

— уменьшается

Входное сопротивление усилительного каскада при вводе последовательной отрицательно обратной связи

— увеличивается

Входное сопротивление усилительного каскада при введении последовательной положительной обратной связи

— уменьшается

Входное сопротивление усилительного каскада при введении положительной последовательной обратной связи изменяется на величину

1 — K_ub

Входное сопротивление усилительного каскада при введении последовательной отрицательной обратной связи изменяется на величину

1 + K_ub

Выходное сопротивление усилительного каскада при вводе обратной связи по напряжению

— уменьшается

Выходное сопротивление усилительного каскада при вводе обратной связи по току

— увеличивается

Зависимость амплитудного значения выходного напряжения первой гармоники от амплитуды синусоидального входного напряжения в усилительных устройствах, называется

— амплитудно- частотной характеристикой

Зависимость коэффициента усиления и фазового сдвига усилителя от частоты называется

— амплитудно-фазовой характеристикой

Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты входного сигнала в усилительных устройствах, называется

— — амплитудно- частотной характеристикой

Зависимость угла сдвига фазы между выходным и входным напряжением от частоты в усилительных устройствах называется

— фазо-частотной характеристикой

Если усилитель будет охвачен отрицательной обратной связью вид частотной характеристики

— изменится

Отрицательная обратная связь коэффициент усиления усилителя

— уменьшает

Положительная обратная связь коэффициент усиления усилителя

— увеличивает

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общей базой, усиливает

— напряжение

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общим коллектором, усиливает

— ток

Усилитель, собранный на биполярных транзисторах по схеме с общим эмиттером, усиливает

— напряжение, ток и мощность

При соединении каскадов в многокаскадном усилителе используются следующие виды межкаскадных связей

— емкостная связь

— непосредственная связь

— трансформаторная связь

Идеальный операционный усилитель должен обладать свойствами

— бесконечно большим коэффициентом усиления

— бесконечно большим входным сопротивлением

Коэффициент обратной связи показывает

— какая часть выходного сигнала поступает на вход усилителя

По способу подачи сигнала обратной связи на вход усилителя различают

— параллельную обратную связь

— последовательную обратную связь

По способу получения сигнала обратной связи с выхода усилителя различают

— обратная связь по напряжению

— обратная связь по току

Усилитель называют эмиттерным повторителем, если он построен на биполярном транзисторе, включенном по схеме с 

— общим коллектором

При последовательной обратной связи с цепи обратной связи на вход усилителя подается

— напряжение 

При параллельной обратной связи с цепи обратной связи на вход усилителя подается

— ток

Сопротивление нагрузки усилителя R_h=10 Ом, мощность, отдаваемая усилителем — 2,5 Вт, коэффициент усиления по напряжению К_u=50. Определить напряжение сигнала на входе усилителя.

— U_bх=0.1 B    

Отрицательная обратная связь влияет на входное R_bx и  выходное R_bыx  сопротивления многокаскадного усилителя следующим образом:

— R_bx ↑ R _bыx↓   

Положительная обратная связь влияет на входное R_bx и  выходное R_bыx  сопротивления многокаскадного усилителя следующим образом:

— R_вx↓ R_bыx↑

Отрицательная обратная связь полосу пропускания многокаскадного усилителя

— увеличивает      

Положительная обратная связь полосу пропускания многокаскадного усилителя

— уменьшает

Усилитель, предназначенный для усиления разности входных сигналов, называется

— дифференциальный усилитель

Фильтр, пропускающий сигналы одной полосы  частот и подавляющий сигналы вне этой полосы, называется

— полосовой фильтр

Фильтр, не пропускающий сигналы одной полосы  частот и пропускающие сигналы вне этой полосы, называется

— режекторный, заграждающий фильтр

Фильтр, пропускающий высокочастотные сигналы и подавляющий низкочастотные, называется

— фильтр высоких частот

Фильтр, пропускающий постоянные и низкочастотные (от 0 до частоты среза ω_c) сигналы, и подавляющий высокочастотные сигналы, называется

— фильтр низких частот

Схема сдвига уровня в операционном усилителе предназначена для

— обеспечения нулевого постоянного напряжения в нагрузке при

Суммирующий операционный усилитель позволяет складывать сигналы

— как с одинаковыми, так и с разными масштабными коэффициентами

Вычитающий операционный усилитель усиливает

— только при подаче сигналов с разными масштабными коэффициентами

При работе операционного усилителя в линейном режиме напряжение на его выходе

— возрастает с увеличением напряжения U₊ на прямом входе и уменьшением напряжения U_– на инвертирующем

Выходной каскад ОУ должен обеспечивать

— одновременно высокую нагрузочную способность, широкий динамический диапазон и малый уровень искажений.

Эмиттерным повторителем называют усилительный каскад, у которого

— коэффициент усиления по напряжению равен единице

Коэффициент усиления операционного усилителя

— 100-1000

Динамическая нагрузка в дифференциальном усилителе

— уменьшает постоянному и увеличивает переменному

Для усилительных устройств основными способами включения ОУ являются

— инвертирующий и неинвертирующий усилитель

Определить    выходное    напряжение    и   коэффициент    усиления инвертирующего усилителя, если R=1 кОм, R_oc=10 кОм, U_bх=0,5 В.

— К_uос = 10; U_вых = -5 В        +

Определить коэффициент усиления по мощности К_р усилителя в децибелах, если его коэффициент по напряжению К_u=20, по току K_i=5.

— К_p = 20Дб       +

Определить выходную мощность усилителя, если коэффициент усиления по току K_i=50, сопротивление нагрузки усилителя составляет 100 Ом, а входной ток I_вых= 2 мА.

Р_вых= 1Вт       

Определить коэффициент усиления по напряжению двухкаскадного усилителя, если выходное напряжение первого и второго каскадов соответственно равны 0,2 В и 4 В, а напряжение источника входного сигнала- 0,01 В.

К_u=400     

 

Биполярные транзисторы

3.9. Биполярные транзисторы

 

1. Общие сведения. Характеристики

 

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя р-n переходами и тремя выводами, служащий для усиления мощности. В транзисторе имеется три области – эмиттер (э), база (б) и коллектор (к). В зависимости от типа проводимости этих областей различают транзисторы n-p-n и p-n-p типа. Таким образом, в транзисторе имеется два p-n перехода: эмиттер-база (эмиттерный) и коллектор-база (коллекторный). Стрелка на условных обозначениях транзисторов (см. в начале главы) указывает направление от p области к n области. Принцип работы обоих типов транзисторов одинаков.

Толщина базы делается значительно меньше длины свободного пробега неосновных носителей тока, попадающих в нее из эмиттера, а концентрация основных носителей в базе много меньше концентрации основных носителей в эмиттере. В результате в базе сводится до минимума рекомбинация неосновных носителей с основными, пришедшими из эмиттера.

Площадь коллекторного перехода (перехода база-коллектор) значительно больше площади эмиттерного перехода (перехода база-эмиттер). Это делается для того, чтобы перехватить весь поток носителей, идущих от эмиттера, а также потому, что на коллекторном переходе выделяется большая мощность. Концентрация же основных носителей в коллекторе несколько меньше, чем в эмиттере.

В зависимости от того, какое напряжение (прямое или обратное) подано на переходы транзистора, выделяют четыре режима работы транзистора. В активном режиме (он является основным) напряжение на эмиттерном переходе прямое, на коллекторном – обратное. В режиме отсечки (запирания) на оба перехода подается обратное напряжение. В режиме насыщения напряжение на обоих переходах прямое. В инверсном режиме на коллекторном переходе напряжение прямое, а на эмиттерном – обратное.

Рассмотрим работу транзистора n-p-n типа в активном режиме без нагрузки (рис. 3.30). На рисунке темными кружками изображены электроны, светлыми – дырки. Поскольку на переход база-эмиттер подано прямое напряжение, то сопротивление эмиттерного перехода мало и для получения тока на этом переходе достаточно напряжения Е₁ в десятые доли вольта. Сопротивление коллекторного перехода велико (на него подано обратное напряжение) и напряжение Е₂ обычно составляет единицы и десятки вольт.

При увеличении прямого напряжения на эмиттерном переходе электроны из эмиттера переходят в базу. Благодаря малой толщине базы и малой концентрации в ней дырок лишь незначительная часть электронов рекомбинирует с дырками базы, образуя ток базы (его стараются сделать как можно меньше). Основная часть электронов достигает коллекторного перехода и под действием его обратного напряжения втягивается в коллектор (электроны являются неосновными носителями для базы и поле запирающего слоя на переходе коллектор-база является для них ускоряющим). Поэтому ток коллектора лишь немного меньше тока эмиттера: i_э=i_к+i_б.

Когда на эмиттерный переход не подано прямое напряжение, то через коллектроный переход протекает только небольшой обратный ток, созданный неосновными носителями. Таким образом, прямое напряжение эмиттерного перехода существенно влияет на токи эмиттера и коллектора: чем больше это напряжение, тем больше токи эмиттера и коллектора. Такое свойство транзистора позволяет использовать его в качестве электронного ключа, а также для усиления электрического тока.

Для расчета схем с транзисторами необходимо знать их характеристики (зависимости между токами и напряжениями). Для схемы включения транзистора с общим эмиттером (рис. 3.30) входная характеристика представляет собой зависимость силы тока базы от напряжения база-эмиттер при постоянном напряжении коллектр-эмиттер. Она имеет такой же вид, как прямая ветвь ВАХ полупроводникового диода. Выходные характеристики биполярного транзистора при схеме включения с общим эмиттером представляют собой зависимости силы тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при различных постоянных значениях тока базы (рис. 3.31).

Самая нижняя выходная характеристика построена для i_б=0. Она похожа на обратную ветвь вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. Чем больше сила тока базы, тем выше расположена выходная характеристика.

Активная область на семействе выходных характеристик транзистора (рис. 3.32) ограничена максимально допустимым током коллектора, максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер, гиперболой максимально допустимой мощности рассеяния и неуправляемым током коллектора (ток коллектора при i_б=0). Для уменьшения нелинейных искажений рабочую область ограничивают также слева (см. штриховую линию на рис. 3.32).

Характеристики транзисторов, как и всех полупроводниковых элементов, очень сильно зависит от температуры. При увеличении температуры сопротивление полупроводников уменьшается и токи в них увеличиваются. Поэтому семейство выходных характеристик при увеличении температуры смещается вверх (рис. 3.33).

 

2. Определение структуры и выводов биполярных транзисторов

В последнее время все чаще используют транзисторы, извлеченные из неработающих электронных приборов. В связи с этим возникает проблема определения структуры и выводов транзисторов.

При экспериментальном определении структуры транзистора (р-n-р или n-р-n) его можно рассматривать состоящим из двух диодов, соединенных в зависимости от структуры анодами или катодами (рис. 3.34 а, б), причем точка соединения диодов соответствует выводу базы транзистора. Для определения структуры и вывода базы транзистора воспользуемся омметром с известной полярностью напряжения, подаваемого на гнезда омметра от внутреннего источника питания. Обычно положительный полюс внутреннего источника питания омметра соединен с гнездом “общий”.

Следует отметить, что существуют омметры и с другой полярностью напряжения на гнездах. Так, например, авометр Ц20-05 выпускается в двух модификациях: в одной из них на общее гнездо омметра выведен плюс внутреннего источника питания, а в другой — минус. Поэтому перед экспериментальным определением структуры и вывода базы транзистора следует с помощью диода с маркированной полярностью проверить, какой полюс внутреннего источника питания омметра соединен с общим гнездом.

При одной полярности щупов омметра, подключаемых к переходу транзистора, сопротивление перехода оказывается малым (прямое подключение), а при другой — большим (обратное подключение). Если при малом сопротивлении переходов транзистора плюсовой щуп омметра касался одного и того же вывода, значит это вывод базы и транзистор имеет структуру n-р-n. Если в этой же ситуации минусовой щуп омметра касался одного и того же вывода (базы), то транзистор р-n-р типа.

После того, как определена структура транзистора и найден вывод базы транзистора, приступают к определению выводов эмиттера и коллектора. На рисунках, поясняющих принцип работы биполярного транзистора, области эмиттера и коллектора выглядят симметрично и, казалось бы, что выводы коллектора и эмиттера можно поменять местами. Однако конструктивно эмиттер и коллектор выполняются по-разному (имеют неодинаковую концентрацию носителей заряда и площадь поверхности). Поэтому менять их местами не следует, так как получится существенно меньший коэффициент усиления по току и меньшая мощность рассеяния транзистора. Для некоторых транзисторов в этом случае может возникнуть лавинный пробой перехода база-эмиттер, что нарушит нормальную работу собранного электронного устройства. На рисунке 3.35 приведены две выходные характеристики транзистора КТ315А в схеме включения с общим эмиттером: 1 – для стандартного включения транзистора, 2 — для случая, когда эмиттер и коллектор транзистора поменяли местами (инверсный режим работы).

Существует несколько вариантов экспериментального определения выводов эмиттера и коллектора. Рассмотрим два из них.

Возьмем резистор сопротивлением 10-100 кОм и включим его между выводом базы и предполагаемым выводом коллектора. К выводам эмиттера и коллектора омметр можно подключить так, как показано на рисунках 3.36а и 3.36б для транзистора n-р-n типа, а на рисунках 3.37а и 3.37б — для транзистора р-n-р типа. На всех рисунках предполагаемый вывод коллектора расположен вверху (по рисунку). Правильному выбору выводов коллектора и эмиттера соответствует меньшее сопротивление, фиксируемое омметром, т.е. подключение по схемам рисунков 3.36а, 3.37а.

Рассмотрим второй вариант определения выводов коллектора и эмиттера. В качестве источника питания используют любой источник постоянного напряжения (3-9 В). Миллиамперметр включают между положительным полюсом источника и предполагаемым выводом коллектора для транзисторов n-р-n типа (рис. 3.38а и 3.38б), между отрицательным полюсом источника и предполагаемым выводом коллектора для транзисторов р-n-р типа (рис. 3.39а и 3.39б). Предполагаемый вывод коллектора, как и в предыдущем случае, расположен на рисунке вверху. Правильно выбранному выводу коллектора соответствует больший ток, фиксируемый миллиамперметром.

В этом варианте можно определить не только выводы транзистора, но и приблизительно определить коэффициент усиления транзистора по току: , где I_к — сила тока коллектора, I_б — сила тока базы.

Ток базы можно рассчитать по формуле  , где U_п — напряжение источника питания, U_бэ — напряжение между базой и эмиттером транзистора.

 

Для кремниевых транзисторов напряжение база-эмиттер составляет примерно 0,6 В. Выберем напряжение питания 4,5 В и сопротивление резистора 390 кОм. Тогда I_б = 10^-2 мА, и коэффициент усиления определяется из формулы: , где I_к — сила тока коллектора в мА.

 

7

7.Структура и режимы работы биполярного транзистора.

 

 

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей полупроводника с чередующимися типами проводимости, разделенными р-п-переходами. Из-за близкого расположения  р-п-переходов между ними существует взаимодействие. Каждая область транзистора выполняет определенную функцию, поэтому концентрации легирующих примесей в них и названия областей различны.

Средняя область транзистора, расположенная между двумя               р-п-переходами, называется базой (B). Одна из крайних областей с наивысшей концентрацией легирующей примеси называется эмиттером (E). Основным назначением эмиттера является инжекция неосновных носителей заряда в область базы. Соответствующий          р-п-переход называют эмиттерным. Инжектированные в базу носители диффундируют в сторону третьей области, называемой коллектором (C). Основным назначением коллектора является собирание инжектированных эмиттером носителей заряда. Соответствующий   р-п-переход, расположенный между базой и коллектором, называют коллекторным.

Существуют два типа биполярных транзисторов: п-р-п и р-п-р.  Буквы обозначают тип проводимости эмиттерной, базовой и коллекторной областей соответственно. Символическое изображение транзисторов разных типов приведено на рис. 3.18. Стрелка эмиттера показывает условное направление тока.

 

                        

 

Рис. 3.18. Символическое изображение транзисторов:

а — n-p-n-типа;  б — p-n-p-типа

 

При анализе работы биполярного транзистора ограничим наше рассмотрение приборами п-р-п-типа, которые в настоящее время используются гораздо чаще, имеют лучшие характеристики и большее усиление, особенно в интегральных схемах. Транзисторы  р-п-р-типа по принципу действия ничем не отличаются от п-р-п-транзисторов, однако им свойственны другие полярности рабочих напряжений.

Известны три схемы включения биполярных транзисторов в электрическую цепь, при которых возможно усиление электрической мощности: схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером (ОЭ) и схема с общим коллектором (ОК), которые приведены на рис. 3.19 для транзистора п-р-п-типа. Кроме того на рис. 3.19 показаны внешние источники напряжений и токи, протекающие через транзистор, в нормальном режиме работы.

Любая из схем включения обладает своими достоинствами и недостатками, поэтому выбор схемы включения транзистора в каждом конкретном случае зависит от требуемых условий. На практике чаще всего используется схема включения с общим эмиттером (ОЭ), которая позволяет получать наибольшее усиление по мощности.

.

                     а)                                     б)                                     в)

 

Рис. 3.19. Схемы включения транзистора:

а — схема ОБ; б — схема ОЭ; в — схема ОК

 

Структура дискретного биполярного п-р-п-транзистора приведена на рис. 3.20.

 

                           

 

Рис. 3.20. Структура дискретного       

биполярного n-p-n-транзистора 

 

Результирующее распределение примесей в областях транзистора (сплошная линия) распределения примесей при базовой и эмиттерной диффузиях (пунктирные линии) показаны на рис. 3.21.

                                         

                     

 

Рис. 3.21. Распределение примесей в дискретном биполярном

 n-p-n-транзисторе

 

 Здесь  и — поверхностные концентрации примесей при эмиттерной и базовой диффузиях, а  — концентрация примеси в коллекторной области, выполненной методом эпитаксии. Эмиттер представляет собой сильнолегированную область, о чем  свидетельствует знак «+» при обозначении типа проводимости эмиттернорного слоя — . У реальных транзисторов площади                    р-п-переходов существенно различаются. Эмиттерный переход имеет значительно меньшую площадь, чем коллекторный.

Каждый из р-п-переходов транзистора имеет донную и боковые части. Рабочей или активной областью транзистора является область, расположенная под донной частью эмиттерного перехода (на рис. 3.20 эта область заштрихована). Остальные участки, наличие которых обусловлено технологическими  причинами, являются пассивными.

Идеализированная структура биполярного п-р-п-транзистора для его активной области приведена на рис. 3.22. Взаимодействие между эмиттерным и коллекторным переходами обеспечивается малой щириной базы , которая у современных транзисторов, как правило не превышает 1 мкм.

 

 

Рис. 3.22. Идеализированная структура биполярного n-p-n-транзистора

 

Внешние напряжения  и  создают соответствующие смещения на переходах. В зависимости от полярности напряжений  и  различают четыре режима работы транзистора (рис. 3.23):

 

           

 

Рис. 3.23. Режимы работы n-p-n-транзистора

 

1) нормальный (активный) режим, когда на эмиттерном переходе действует прямое смещение, а на коллекторном — обратное;

2) инверсный режим, когда на эмиттерном переходе действует обратное смещение, а на коллекторном — прямое;

3) режим двойной инжекции (насыщения), когда на оба перехода поданы прямые смещения;

4) режим отсечки (запирания), когда на оба перехода поданы обратные смещения.

В режимах двойной инжекции и отсечки управление транзистором практически отсутствует. В нормальном режиме управление транзистором осуществляется наиболее эффективно. Только работая в нормальном режиме, транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы, т. е. усиливать, генерировать, переключать электрические сигналы и  т. д.

Основные свойства транзистора определяются процессами, происходящими в базе. Существенное влияние на работу транзистора оказывает распределение легирующей примеси в базе. Если примесь в базе распределена равномерно (однородная база), то в ней отсутствует внутреннее поле и движение носителей заряда имеет чисто диффузионный характер. При неравномерном распределении примеси   в области базы (неоднородная база) в ней возникает внутреннее электрическое поле, а значит, появляется дополнительная дрейфовая составляющая в движении носителей заряда. При этом необходимо так распределить примесь в базе, чтобы внутреннее поле способствовало движению носителей заряда от эмиттера к коллектору. Это возможно в случае уменьшения концентрации некомпенсированной примеси в базе   в направлении от эмиттера к коллектору (см. рис. 3.21.).

Принцип работы биполярного транзистора заключается в управлении током через обратно смещенный коллекторный переход. Известно, что в обратно смещенном р-п-переходе ток очень мал и определяется только неосновными носителями заряда, которые генерируются в области объемного заряда или вблизи нее. Однако при появлении у границ такого перехода дополнительных источников неосновных носителей  ток через обратносмещенный переход увеличивается. Такими источниками, например, могут быть частицы высокой энергии, попадающие при внешнем излучении в диодные фотоприемники или датчики излучения.

Другой способ увеличения концентрации неосновных носителей заряда около обратно смещенного p-n-перехода заключается в размещении в непосредственной близости от него другого                      p-n-перехода, смещенного в прямом направлении. Данный способ особенно удобен, так как обеспечивает электрическое управление концентрацией неосновных носителей, т. е. управление ею с помощью напряжения смещения, приложенного к этому прямо смещенному переходу.

Такая модуляция тока в одном  p-n-переходе с помощью изменения напряжения смещения другого перехода, расположенного рядом с ним, называется механизмом работы биполярного транзистора. Эта одна из самых важных идей во всей истории развития электронных приборов.  За исследования, в результате которых эта идея была разработана и реализована, изобретатели биполярного плоскостного транзистора Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике в 1956 г.

Режимы работы БЮТ

BJT операция режимы

Транзистор может работать в трех режимах:

• Режим отключения
• Насыщенность режим
• Активный режим

В чтобы транзистор работал в одной из этих областей, у нас есть для подачи постоянного напряжения на npn или pnp транзистор.На основе полярность приложенного постоянного напряжения, транзистор работает в любом из этих регионов.

Применение постоянное напряжение на транзисторе — это не что иное, как смещение транзистор.

Режим отсечки

В режим отсечки, оба перехода транзистора (эмиттер к базе и коллектор к базе) обратные пристрастный.Другими словами, если предположить, что два p-n переходы как два p-n переходные диоды, оба диода имеют обратное смещение в режим отсечки. Мы знаем, что в условиях обратного смещения ток протекает через устройство. Следовательно, ток не течет через транзистор. Следовательно, транзистор выключен. состояние и действует как открытый переключатель.

режим отсечки транзистора используется в режиме переключения для выключения приложения.

Насыщенность режим

В режим насыщения, оба перехода транзистора (эмиттер к базе и коллектор к базе) вперед пристрастный. Другими словами, если предположить, что два p-n перехода как два диода с p-n переходом, оба диода смещены в прямом направлении в режиме насыщения. Мы знаем, что в условиях прямого смещения через устройство протекает ток.Следовательно, электрический ток протекает через транзистор.

В насыщенность режим, бесплатно электроны (носители заряда) текут от эмиттера к базе а также от коллектора к базе. В результате огромное течение потечет к базе транзистора.

Следовательно, в транзистор в режиме насыщения будет во включенном состоянии и будет работать как замкнутый переключатель.

насыщенность режим транзистора используется в режиме переключения для включить приложение.

От приведенное выше обсуждение, мы можем сказать, что, управляя транзистор в области насыщения и отсечки, мы можем использовать транзистор в качестве переключателя ВКЛ / ВЫКЛ.

Активный режим

В активный режим, один переход (эмиттер к базе) вперед смещен и другой переход (коллектор к базе) обратный пристрастный.Другими словами, если мы примем два p-n перехода как два p-n-переходные диоды, один диод будет смещен в прямом направлении и другой диод будет иметь обратное смещение.

активный режим работы используется для усиления Текущий.

От Из приведенного выше обсуждения можно сказать, что транзистор работает как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ в режимах насыщения и отсечки, в то время как он работает как усилитель тока в активном режиме.

Эксплуатация PN-переходов и новое изобретение биполярных транзисторов — документация Elec2210 Class Fall 2013 1.0

Используйте панель навигации с правой стороны окна браузера для упрощения навигации .

Основы физики

Суть работа биполярного транзистора инъекция неосновного носителя .

Идеальный баланс дрейфа и рассеивания существует как для электронов, так и для дырок в переходе область PN-перехода при нулевом смещении или равновесии. Теперь давайте посмотрим, что происходит с этим балансом. когда применяется внешнее смещение, и как прямое смещение вызывает инжекция электронов на p-сторону и инжекция голограмм на n-сторона. В результате концентрация электронов увеличивается на p-стороне, концентрация дырок увеличена на стороне n, поэтому этот процесс называется впрыскивание неосновного носителя .

Соединение PN с прямым смещением

Встроенное поле указывает с n-стороны на p-сторону, как силовые линии исходят от положительно заряженных ионизированных доноров, и оканчиваются на отрицательно заряженных ионизированных акцепторах.

Рассмотрите возможность применения прямого смещения, определяемого как напряжение на стороне p минус напряжение на стороне n разница. Применяемое поле противоположно встроенному полю, как показано ниже, таким образом ослабляя дрейф и вызывая чистая диффузия отверстий от стороны p к стороне n, и чистая диффузия электронов с n-стороны на p-сторону.Считается, что электроны, неосновные носители на p-стороне, инжектируются (со стороны n). Дырки, неосновные носители на n-стороне, как говорят, вводятся (со стороны p).

Рисунок 1: pn-переход с прямым смещением

На p-стороне много дырок, на n-стороне много электронов, поэтому этот ток может быть очень большим при достаточном прямом смещении. Фактически прямой ток увеличивается экспоненциально с увеличением, с тепловым напряжением, приблизительно 25 мВ при 300 К.

Обратно-смещенный PN-переход

Если, говорят, что соединение находится под обратным смещением. Применяемое поле имеет то же направление, что и встроенное поле, как показано ниже:

Рисунок 2: pn-переход с обратным смещением

Следовательно, дрейф преобладает над диффузией, как для электронов, так и для дырок. Тогда чистый ток будет течь от n-стороны к p-стороне, интуитивно удовлетворительно.

Обратный ток, однако, очень мал по величине. Электроны дрейфуют против поля, то есть от стороны p к стороне n.Однако на p-стороне электронов меньшинство, и, таким образом, у нас нехватка электронов. Точно так же дыры дрейфуют вдоль поля от n-стороны к p-стороне, но на n-стороне дыр очень мало.

PN-переход с обратным смещением может пропускать ток!

PN-переход с обратным смещением может пропускать столько же тока, сколько и прямой смещенный PN переход может! Именно так мы делаем транзисторы из PN-переходов, как показано ниже.

Ключ в том, что обратносмещенный переход не пропускает ток из-за отсутствия источников питания.Если мы используем PN-переход с прямым смещением для подачи электронов на p-сторону PN-перехода с обратным смещением, все эти электроны пройдут через обратный PN-переход. Эта конфигурация известна как транзистор «NPN».

Например, в состоянии равновесия, если на стороне n, n =, но , в соответствии с законом о массовых действиях, с. Легко понять, почему обратный ток PN перехода мал.

Мы выделили электронные и дырочные токи в PN-переходе. С точки зрения схемы, как только эти токи выходят из устройства, они оба становятся электронный ток в металлической проволоке.Так какой смысл их различать вечером, если мы не можем разделить их?

А теперь подумайте об изобретении устройства, которое может разделить электронный и дырочный токи. Транзистор делает именно это.

Работа биполярного транзистора

Рассмотрим переход с прямым смещением (N слева, P справа — по-прежнему PN переход), и обратный смещенный переход, большой ток течет в прямом PN, и небольшой ток течет в PN с обратным смещением. Тогда приблизь их, так что p-области становятся единой p-областью, Теперь мы можем заставить протекать через обратный смещенный переход много тока!

Рисунок 3: сущность действия транзистора

Обратносмещенный переход имеет очень сильное электронное поле.Это электронное поле перемещает (притягивает) электроны к n-стороне второй N-области, но совсем не притягивает дырки. Это поддерживает очень низкую концентрацию электронов в конце p-области. Для всех практических целей это электронное поле является стоком для электронов, как и контакт.

Теперь мы отделили электронный ток от дырочного в прямом смещенном PN-переходе.

Первая N-область называется эмиттером (электронов), поскольку она испускает электроны, вторая N-область называется коллектором (электронов), поскольку она собирает электроны.

p-область названа базовой по историческим причинам. Биполярный транзистор NPN возрождается! Мы можем перерисовать предыдущую иллюстрацию работы транзистора, используя Терминология транзисторов следующая:

Рисунок 4: Работа транзистора в прямом активном режиме и эквивалентная схема

Мы можем спроектировать уровни легирования / ширину базы, эмиттера, чтобы увеличить ток коллектора. больше, чем ток коллектора, чтобы реализовать усиление тока.

Транзистор под общим предубеждением

Электронные и дырочные токи

В соответствии с общими ошибками, нам нужно будет учитывать профили концентрации неосновных носителей заряда. модулируется двумя смещениями перехода, VBE и VBC, соответственно.Согласно теории Шокли, концентрация неосновных носителей заряда модулируется экспоненциальный фактор в точках нагнетания, т.е. граница между истощением и нейтральные регионы, как показано ниже:

Рисунок 5: транзистор при произвольном смещении VBE и VBC

У нас будет два дырочных тока за счет инжекции дырок из базы p-типа в эмиттер и коллектор n-типа.

В каком направлении поток электронов будет зависеть от того, где VBE или VBC выше. Если VBE> VBC, электроны диффундируют из E в C, а электронный ток течет из C в E.

Ток диффузии электронов, протекающий от C к E, можно рассчитать следующим образом:

Рисунок 6: Расчет тока переноса электронов между C и E для произвольных смещений VBE и VBC

Диффузионные токи через два отверстия, которые текут от B к E и от B к C, могут быть рассчитывается аналогично.

Рисунок 7: ток отверстия от B к E и от B к E для произвольных смещений VBE и VBC

Мы часто выражаем токи насыщения дырочных токов через ток насыщения основного электронного тока, с двумя отношения, BF и BR.Их называют усилением прямого и обратного тока.

Режимы работы

Активный режим вперед

Когда VBE> 0, VBC <0, транзистор работает в прямом режиме. Коллекторный ток IC - это в основном электронный ток, подаваемый из эмиттера. Базовый ток - это в основном дырочный ток, вводимый в эмиттер из базы. Небольшое изменение в VBE, которое контролирует IB, также вызывает большое изменение в IC.

Обратный режим

Когда VBC> 0, VBE <0, транзисторы работают в обратном режиме.

Режим насыщения

Когда VBE> 0 и VBC> 0, транзистор работает в режиме насыщения. VCE = VCB + VBE = -VBC + VBE мало, около 0,2 В или около того для практических транзисторов. Между C и E может протекать большой ток. Эффективное сопротивление между C и E, таким образом, мало, и транзистор действует как замкнутый переключатель.

Режим отсечки

Когда VBE <0 и VBC <0, транзистор работает в режиме отсечки. Все равно значительного тока нет.

Практические режимы работы

Приведенные выше определения очень упрощены и на самом деле не отражают, как мы используем транзисторы в реальных схемах.Например, VBE 0,5 В и VBC -2 В не дадут много полезного тока, и это действительно условие отсечки для большинства практических схем.

Другой пример: VBE 0,8 В и VCE 0,3 В перейдут в режим насыщения, если вы следовать стандартному определению из учебника, но на самом деле передний VBC (0,5 В) незначителен по сравнению с VBE (0,8 В) при определении тока переноса электронов между C и E. Это действительно в прямом активном режиме. Мы действительно используем такое смещение в усилителях, особенно с малым напряжение питания всего 1 В.

Транзистор

＜ Общие сведения о транзисторах ＞ | Основы электроники

Обратный ток при включении

В транзисторе NPN база находится под положительным смещением, коллектор — с отрицательным смещением, а обратный ток течет от эмиттера к коллектору. Также учтите проблемы, которые могут возникнуть при использовании в качестве транзисторов (например, меньшее усиление по току).

1. Было установлено, что при использовании не возникнет никаких проблем, таких как ухудшение качества или разрушение.

2. В случае NPN-транзистора B симметричен с C, а E с N. Следовательно, C и E могут использоваться как транзисторы, даже если они соединены в обратном порядке. В этом случае ток будет течь от E к C.

3. Ниже приведены характеристики транзисторов, подключенных в обратном порядке.

• Низкая h _FE (примерно 10% от значения прямого направления)
• Низкое сопротивление напряжению (около 7-8 В, примерно такое же, как у VEBO) В некоторых стандартных транзисторах напряжение может быть даже ниже (ниже 5 В) (учтите, что слишком низкое сопротивление напряжению может привести к пробою и ухудшению характеристик)
• V _CE (sat) и V _BE (ON) не должны сильно меняться

Допустимая потеря мощности в корпусе

Допустимая потеря мощности в корпусе — это когда напряжение подается на транзистор и устройство начинает выделять тепло из-за потери мощности из-за протекания тока, особенно когда температура перехода Tj достигает абсолютного максимального значения (150 ° C).

Метод расчета (где △ Tx — величина повышения температуры при подаче питания Px)

В этом случае Pc, Ta, △ Tx и Px могут быть получены непосредственно из результатов измерения. Tj — единственное значение, которое нельзя получить напрямую. Поэтому ниже показано, как измерить VBE, по которому мы можем определить температуру перехода Tj.

В кремниевых транзисторах VBE зависит от температуры.

Следовательно, температуру перехода можно определить путем измерения VBE.Из измерительной схемы, показанной на диаграмме 1, к транзистору применяется условие мощности Pc (max) корпуса (в случае транзистора мощностью 1 Вт условия для питания VCB = 10VIE = 100 мА).

Как видно на Диаграмме 2:

• В _BE 1 измеряется как начальное значение VBE
• При подаче питания на транзистор произойдет тепловыделение на переходе
• значение VBE после будет V _BE 2

Из этих результатов: △ V _BE = V _BE 2-V _BE 1

Здесь кремниевый транзистор будет иметь фиксированный температурный коэффициент, равный примерно -2.2 мВ / ºC. (Примечание: транзисторы Дарлингтона созданы из-за использования двух транзисторов -4,4 мВ / ºC). Следовательно, △ VBE от подаваемой мощности может быть получено из повышения температуры перехода по следующей формуле.

fT: ширина полосы пропускания, частота среза

fT: ширина полосы пропускания указывает максимальную рабочую частоту транзистора. В это время отношение тока коллектора к току базы ограничено до 1 (hFE = 1).

Когда частота входного сигнала, подаваемого на базу, приближается к рабочей частоте, hFE начинает уменьшаться.Когда hFE становится равным 1, рабочая частота fT называется полосой усиления. fT означает предел рабочей частоты. Однако в действительности для работы значение будет примерно от 1/5 до 1/10 от значения fT.

f: Зависит от измерительного оборудования. Опорная частота для измерения.
VCE: дополнительная настройка — для продуктов ROHM обычно используется стандартное значение.
Ic: дополнительная настройка — для продуктов ROHM обычно используется стандартное значение.

Транзисторы

на страницу продукта

В дополнение к низковольтным МОП-транзисторам для портативных устройств и цифровым транзисторам со встроенным резистором, ROHM предлагает ряд транзисторных продуктов, включая стандартные МОП-транзисторы, биполярные транзисторы и сложные транзисторы со встроенным диодом.

Биполярные переходные транзисторы Вопросы и ответы

1. Объясните, почему обычный переходной транзистор называется биполярным?

Поскольку работа транзистора осуществляется двумя типами носителей заряда (основными и неосновными), обычный транзистор называется биполярным.

2. Почему транзистор называется устройством с управляемым током?

Выходное напряжение, ток или мощность регулируются входным током в транзисторе.Так оно и называется устройством, управляемым током.

3. Объясните, что означает острие стрелки в символе транзистора?

На эмиттере всегда нанесена стрелка. Направление указывает обычное направление тока (от эмиттера к базе в случае транзистора p-n-p и от базы к эмиттеру в случае транзистора n-p-n). Обычно коллектор не обозначается стрелкой, так как его обратный ток утечки всегда противоположен направлению тока эмиттера.

4. Обсудите необходимость смещения транзистора.

Для нормальной работы переход база-эмиттер должен иметь прямое смещение, а переход коллектор-база — обратное. Величина требуемого смещения важна для установления рабочей или Q-точки, которая продиктована желаемым режимом работы.

Если транзистор не смещен должным образом, это будет:

• работают неэффективно
• искажение выходного сигнала
• при изменении параметров транзистора или повышении температуры рабочая точка может сместиться и выход усилителя будет нестабильным.

5. Объясните, что такое «эффективная инжекция эмиттера» и «базовый транспортный коэффициент» и как они влияют на работу транзистора?

Отношение тока инжектированных носителей на эмиттерном переходе к полному эмиттерному току называется эффективностью эмиттерного перехода. Отношение тока коллектора к току базы известно как коэффициент переноса

.

т.е. β * = IC / IB

Чем больше значение эффективности инжекции эмиттера, тем больше инжектируемые носители на эмиттерном переходе, и это увеличивает ток коллектора.Чем больше значение β *, тем больше вводятся носители через коллекторный переход и, следовательно, увеличивается ток коллектора.

6. Какой ток транзистора всегда наибольший? Какой всегда самый маленький? Какие два течения относительно близки по величине?

IE тока эмиттера всегда самый большой. Базовый ток IB всегда наименьший. Ток коллектора IC и ток эмиттера IE относительно близки по величине.

7.Почему транзисторы кремниевого типа используются чаще, чем германиевые?

Поскольку кремниевый транзистор имеет меньший ток отсечки ICBO, небольшие отклонения ICBO из-за изменений температуры и высокой рабочей температуры по сравнению с таковыми в случае германиевого типа.

8. Почему коллектор делают больше эмиттера и базы?

Коллектор

физически больше, чем эмиттер и база, потому что коллектор должен рассеивать большую мощность.

9.Почему ширина базовой области транзистора остается очень маленькой по сравнению с другими областями?

Базовая область транзистора остается очень маленькой и очень слабо легированной, чтобы пропускать большую часть инжектированных носителей заряда к коллектору.

10. Почему эмиттер всегда смещен вперед?

Эмиттер всегда смещен в прямом направлении относительно базы, чтобы подавать на базу большинство носителей заряда.

11. Почему коллектор всегда смещен в обратном направлении w.r.t база?

Коллектор всегда имеет обратное смещение относительно базы, чтобы удалить носители заряда из перехода база-коллектор.

12. Можно ли получить транзистор, соединив два полупроводниковых диода друг за другом?

Нет. Потому что в случае двух дискретных последовательно соединенных диодов есть четыре легированных области вместо трех, и нет ничего, что напоминало бы тонкую базовую область между эмиттером и коллектором.

13.Как α и β связаны друг с другом?

α и β связаны следующим образом:

α = β / (1+ β) или β = α / (1- α)

14. Определите бета транзистора.

Транзистор с коэффициентом β представляет собой коэффициент усиления по току общего эмиттера этого транзистора и определяется как отношение тока коллектора к току базы:

Β = IC / IB

15. Почему существует максимальный предел напряжения питания коллектора для транзистора?

Хотя ток коллектора практически не зависит от напряжения питания коллектора во всем рабочем диапазоне транзистора, но если VCB превышает определенное значение, ток коллектора IC в конечном итоге быстро увеличивается и, возможно, разрушает устройство.

16. Объясните, почему ICEO >> ICBO?

Ток отключения коллектора, обозначенный ICBO, намного больше, чем ICBO. ICEO дается как:

ICEO = ICBO / (1-α)

Поскольку α почти равно единице (немного меньше единицы), ICEO >> ICBO

17. Почему конфигурация CE наиболее популярна в схемах усилителя?

Конфигурация

CE используется в основном из-за того, что ее коэффициент усиления по току, напряжению и мощности достаточно высок, а соотношение выходного и входного сопротивления довольно умеренное.

18. Почему конфигурация CC называется буфером напряжения? Объясните, что есть другое имя?

Из-за высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления схема с общим коллектором находит широкое применение в качестве буферного усилителя между источником с высоким импедансом и нагрузкой с низким сопротивлением. он называется буфером напряжения. Другое его название — эмиттер-повторитель.

19. Объясните, для каких основных целей можно использовать усилитель CC.

Из-за высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления схема с общим коллектором находит широкое применение в качестве буферного усилителя между источником с высоким импедансом и нагрузкой с низким сопротивлением.

20. Какая конфигурация из CE, CB, CC дает наибольшее входное сопротивление и отсутствие усиления по напряжению?

Конфигурация с общим коллектором имеет наивысший входной импеданс и коэффициент усиления по напряжению меньше единицы.

21. Объясните, что вы понимаете под обратным насыщением коллектора? В какой конфигурации он имеет большее значение?

Когда входной ток (IE в случае конфигурации CB и IB в случае конфигурации CE) равен нулю, ток коллектора IC не равен нулю, хотя он очень мал.Фактически это обратный ток утечки или обратный ток насыщения коллектора (ICBO или просто ICO в конфигурации CB и ICEO в конфигурации CE). В случае конфигурации CE это намного больше, чем в случае конфигурации CB.

22. Объясните, что подразумевается под рабочей точкой?

Точка покоя — это точка на линии нагрузки постоянного тока, которая представляет VCE и IC в отсутствие сигнала переменного тока, и изменения VCE и IC происходят вокруг этой точки при подаче сигнала переменного тока.

23. Объясните, как BJT можно использовать в качестве усилителя.

Транзистор работает как усилитель, передавая ток от контура с низким импедансом к контуру с высоким импедансом.

Обзор биполярных транзисторов

Биполярный транзистор, полное название биполярного переходного транзистора (BJT), представляет собой электронное устройство с тремя выводами, состоящее из трех частей полупроводников с разными уровнями легирования. Поток заряда в транзисторе в основном происходит из-за диффузионного и дрейфового движения носителей в PN-переходе.

Каталог

I Биполярный и униполярный транзистор

Биполярный транзистор — революционное изобретение в истории электроники. Его изобретатели Уильям Шокли, Джон Бардинг и Уолтер Брэтон были удостоены Нобелевской премии по физике в 1956 году.

Работа этого типа транзистора включает поток как электронных, так и дырочных носителей , поэтому он является биполярным и называется биполярным носителем. транзистор. Этот режим работы отличается от униполярных транзисторов, таких как полевые транзисторы, которые включают дрейф только одного типа несущей.Граница между двумя различными областями накопления легирующей примеси образована PN-переходом.

944 с низким импедансом входное сопротивление

Обычно большие по размеру

BJT	FET
Устройство с контролем тока	Устройство с управлением напряжением
Биполярное устройство	Униполярное устройство
Уровень шума	Менее шумный
Обычно маленькие по размеру

Биполярные транзисторы состоят из трех частей полупроводников с различными уровнями легирования .Поток заряда в транзисторе в основном происходит из-за диффузионного и дрейфового движения носителей в PN-переходе. Если взять в качестве примера NPN-транзистор, согласно конструкции, электроны в высоколегированной области эмиттера перемещаются к базе посредством диффузии. В основной области дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными носителями. Поскольку площадь основания очень тонкая, эти электроны достигают коллектора посредством дрейфующего движения, тем самым формируя ток коллектора, поэтому биполярные транзисторы классифицируются как устройства с неосновными носителями.

Биполярные транзисторы могут усиливать сигналы и обладают хорошим регулированием мощности, возможностью высокоскоростной работы и долговечностью, поэтому они часто используются для формирования схем усилителя или привода динамиков, двигателей и другого оборудования, а также широко используются в аэрокосмической технике. , медицинское оборудование и роботы.

II Как работает биполярный транзистор?

Здесь мы берем биполярный транзистор NPN в качестве цели для обсуждения принципа работы биполярных транзисторов.

Биполярный транзистор типа NPN можно рассматривать как два диода с общим анодом, соединенных вместе.При нормальной работе биполярного транзистора переход база-эмиттер («коллекторный переход») находится в состоянии прямого смещения, в то время как база-коллектор («коллекторный переход») находится в состоянии обратного смещения.

Рисунок 1. Схема поперечного сечения биполярного транзистора PNP

Когда нет приложенного напряжения, концентрация электронов в N-области эмиттерного перехода (большинство носителей в этой области) больше, чем электронная. концентрация в P-области, и часть электронов диффундирует в P-область.Таким же образом часть отверстий в области P также будет распространяться в область N. Таким образом, на эмиттерном переходе образуется область пространственного заряда (также известная как обедненный слой), генерирующая внутреннее электрическое поле, направление которого — от области N к области P. Это электрическое поле будет препятствовать дальнейшему протеканию вышеупомянутого процесса диффузии и достичь динамического баланса.

В это время, если прямое напряжение приложено к эмиттерному переходу, динамический баланс между вышеупомянутой диффузией носителей и внутренним электрическим полем в обедненном слое будет нарушен, что приведет к инжекции термически возбужденных электронов в базовый регион.В NPN-транзисторе базовая область легирована P-типом, где дырки являются основной примесью, поэтому электроны в этой области называются «неосновными носителями».

С одной стороны, электроны, инжектированные из эмиттера в базовую область, здесь рекомбинируют с дырками основных носителей заряда, с другой стороны, потому что базовая область слабо легирована с тонким физическим размером, а коллекторный переход находится в обратном направлении. В состоянии смещения большая часть электронов достигнет области коллектора посредством дрейфующего движения, образуя ток коллектора.

Чтобы минимизировать рекомбинацию электронов до того, как они достигнут коллекторного перехода, базовая область транзистора должна быть сделана достаточно тонкой, чтобы время, необходимое для диффузии носителей, было меньше, чем время жизни неосновных полупроводниковых носителей.

При этом толщина базы должна быть намного меньше диффузионной длины электронов (см. Закон Фика). В современных биполярных транзисторах толщина базовой области обычно составляет несколько десятых микрон.

Следует отметить, что, хотя коллектор и эмиттер легированы N-типом, степень легирования и физические свойства у них не одинаковы. Следовательно, биполярный транзистор следует отличать от двух диодов, соединенных последовательно в противоположных направлениях.

III Типы биполярных транзисторов

Биполярный транзистор состоит из трех различных легированных полупроводниковых областей: эмиттерная область , базовая область , и коллекторная область .Эти области представляют собой полупроводники N-типа, P-типа и N-типа в транзисторах типа NPN и полупроводники P-типа, N-типа и P-типа в транзисторах типа PNP. У каждой полупроводниковой области есть штыревой конец, обычно с буквами E, B и C, обозначающими эмиттер, базу и коллектор.

База физически расположена между эмиттером и коллектором, и она сделана из легированных материалов с высоким сопротивлением. Коллектор окружает основание. Из-за обратного смещения коллекторного перехода отсюда электронам трудно инжектировать в область базы.Это приводит к тому, что коэффициент усиления по току общей базы становится примерно равным 1, в то время как коэффициент усиления по току общего эмиттера больше. Числовое значение.

В биполярном транзисторе NPN площадь коллекторного перехода больше, чем эмиттерного перехода. Кроме того, эмиттер имеет относительно высокую концентрацию легирования.

В нормальных условиях несколько областей биполярных транзисторов имеют асимметрию по физическим свойствам и геометрическим размерам. Предполагая, что транзистор, включенный в схему, расположен в области прямого усилителя, если в это время соединение коллектора и эмиттера транзистора в схеме поменять местами, транзистор выйдет из области прямого усилителя и войдет в рабочую область обратного направления.

Внутренняя структура транзистора определяет, что он подходит для работы в области прямого усилителя, поэтому коэффициент усиления по току общей базы и коэффициент усиления по току общего эмиттера в обратной рабочей области намного меньше, чем в области прямого усилителя.

Эта функциональная асимметрия в основном связана с разными уровнями легирования эмиттера и коллектора. Следовательно, в NPN-транзисторе, хотя коллектор и эмиттер оба легированы N-типом, электрические свойства и функции обоих не могут быть взаимозаменяемы вообще.

Эмиттерная область имеет наивысшую степень легирования , коллекторная область является второй, а базовая область имеет наименьшую степень легирования. Кроме того, физические размеры трех регионов также различаются. Базовая область очень тонкая, а площадь коллектора больше, чем площадь эмиттера. Поскольку биполярный транзистор имеет такую ​​структуру материала, он может обеспечивать обратное смещение для коллекторного перехода, но при этом предполагается, что обратное смещение не может быть слишком большим, иначе транзистор будет поврежден.Целью сильного легирования эмиттера является повышение эффективности инжекции электронов из эмиттера в базовую область для достижения максимально возможного усиления по току.

При соединении биполярных транзисторов с общим эмиттером небольшие изменения напряжения, приложенного к базе и эмиттеру, вызовут значительные изменения тока между эмиттером и коллектором. Используя это свойство, вы можете усилить входной ток или напряжение.

Что касается базы биполярного транзистора в качестве входа и коллектора в качестве выхода, двухпортовая сеть может быть проанализирована с помощью теоремы Тевенина.Используя принцип эквивалентности, биполярный транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением, или источник напряжения, управляемый током.

1.

Тип NPN

Транзистор NPN является одним из двух типов биполярных транзисторов. Он состоит из двух слоев легированных областей N-типа и слоя легированного полупроводника P-типа (основы) между ними. Крошечный ток, подаваемый на базу, будет усилен, создавая больший ток коллектор-эмиттер.

Когда базовое напряжение NPN-транзистора выше, чем напряжение эмиттера, а напряжение коллектора выше, чем базовое напряжение, транзистор находится в состоянии прямого усилителя.В этом состоянии между коллектором и эмиттером транзистора есть ток. Усиленный ток является результатом того, что электроны инжектируются эмиттером в базовую область (неосновные носители в базовой области) и перемещаются к коллектору под действием электрического поля. Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок , большинство используемых сегодня биполярных транзисторов относятся к типу NPN.

Электрический символ биполярного транзистора NPN показан справа, а стрелка между базой и эмиттером указывает на эмиттер.

Рисунок 2. a) Символ биполярного транзистора NPN b) Символ биполярного транзистора PNP

2.

Тип PNP

Другой тип биполярного транзистора PNP состоит из двух слоев легированных областей P-типа и слоя легированных полупроводников N-типа между ними. Крошечный ток, протекающий через базу, можно усилить на конце эмиттера. Другими словами, когда базовое напряжение PNP-транзистора ниже, чем у эмиттера, напряжение коллектора ниже, чем базовое напряжение, и транзистор находится в области прямого усилителя.

В символе биполярного транзистора стрелка между базой и эмиттером указывает направление тока. В отличие от типа NPN, стрелка транзистора типа PNP указывает от эмиттера к базе.

3.

Гетеропереход

Биполярный транзистор с гетеропереходом — это улучшенный биполярный транзистор, способный работать на высокой скорости . Исследования показали, что этот транзистор может обрабатывать сверхвысокочастотные сигналы с частотами до нескольких сотен ГГц, поэтому он подходит для приложений, требующих жестких рабочих скоростей, таких как усилители мощности ВЧ и драйверы лазеров.

Гетеропереход — это тип PN-перехода. Два конца этого перехода изготовлены из различных полупроводниковых материалов . В этом типе биполярного транзистора эмиттерный переход обычно имеет структуру гетероперехода, то есть материал с широкой запрещенной зоной используется в области эмиттера, а материал с узкой запрещенной зоной используется в области базы. Обычный гетеропереход использует GaAs для создания основной области и AlxGa1-xAs для создания области эмиттера. С такой структурой гетероперехода эффективность инжекции биполярного транзистора может быть улучшена, а коэффициент усиления по току также может быть увеличен на несколько порядков.

Концентрация легирования в области базы биполярного транзистора с гетеропереходом может быть значительно увеличена, так что сопротивление электрода базы и ширина области базы могут быть уменьшены. В традиционном биполярном транзисторе, то есть транзисторе с гомопереходом, эффективность инжекции носителей из эмиттера в базу в основном определяется соотношением легирования эмиттера и базы. В этом случае, чтобы получить более высокую эффективность инжекции, базовая область должна быть слегка легирована, что неизбежно увеличивает базовое сопротивление.

В основной области состав полупроводникового материала распределен неравномерно, что приводит к постепенному изменению запрещенной зоны базовой области. Эта медленно изменяющаяся ширина запрещенной полосы может создавать внутреннее электрическое поле для неосновных носителей, ускоряющее их через базовую область. Это дрейфовое движение будет иметь синергетический эффект с диффузионным движением, чтобы уменьшить время прохождения электронов через базовую область, тем самым улучшая высокочастотные характеристики биполярного транзистора.

Хороший

9449 Хороший

6

Параметры	Si, биполярный	SiGe HBT	GaAs FET	GaAs FET
Прибыль	Нормальный	Хороший	Хороший	Хороший	Хороший
Нормальный	Отличный	Хороший
Эффективность	Нормальный	Хорошо	6 Отличный	Отличный	Отличный 9043 7 Показатель заслуг	Отлично	Хорошо	Отлично	Отлично	Хорошо
Хорошо	Хорошо	Хорошо
Одиночный источник питания	√			05 9044

Хотя для создания транзисторов с гетеропереходом можно использовать множество различных полупроводников, чаще используются транзисторы с гетеропереходом кремний-германий и транзисторы с гетеропереходом на основе арсенида алюминия и галлия.Процесс изготовления транзисторов с гетеропереходом представляет собой кристаллическую эпитаксию, такую ​​как эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD) и молекулярно-лучевая эпитаксия.

IV Параметры

1.

Рассеиваемая мощность коллектора

Максимальная рассеиваемая мощность коллектора биполярного транзистора — это максимальная мощность, при которой устройство может нормально работать при определенной температуре и условиях рассеивания тепла. В тех же условиях, если фактическая мощность превышает это значение, температура транзистора превысит максимально допустимое значение, что ухудшит производительность устройства и даже приведет к физическому повреждению.

2.

Ток и напряжение

Когда ток коллектора увеличивается до определенного значения, хотя биполярный транзистор не будет поврежден, коэффициент усиления по току будет значительно уменьшен. Чтобы транзистор нормально работал, как задумано, необходимо ограничить значение тока коллектора. Кроме того, поскольку биполярные транзисторы имеют два PN перехода, их обратное напряжение смещения не может быть слишком большим, чтобы предотвратить обратный пробой PN перехода.Эти параметры подробно перечислены в таблице данных биполярного переходного транзистора.

Когда напряжение обратного смещения коллектора силового биполярного транзистора превышает определенное значение, а ток, протекающий через транзистор, превышает определенный допустимый диапазон, в результате чего мощность транзистора превышает критическую мощность вторичного пробоя, возникает своего рода опасная ситуация. будет произведено явление « секунды поломки ». В этом случае ток, выходящий за пределы расчетного диапазона, вызовет локальный температурный дисбаланс в различных областях внутри устройства, и температура в некоторых областях будет выше, чем в других областях.

Поскольку легированный кремний имеет отрицательный температурный коэффициент , его проводимость выше, когда он находится при более высокой температуре. Таким образом, более горячая часть может проводить больше тока, и эта часть тока будет генерировать дополнительное тепло, в результате чего локальная температура превысит нормальное значение, и устройство не сможет нормально работать.

Вторичный пробой — это разновидность теплового разгона. При повышении температуры проводимость будет еще больше увеличиваться, вызывая порочный круг и в конечном итоге серьезно разрушая структуру транзистора.Весь процесс вторичной поломки может быть завершен за миллисекунды или микросекунды.

Если эмиттерный переход биполярного транзистора обеспечивает обратное смещение, которое превышает допустимый диапазон и не ограничивает ток, протекающий через транзистор, в эмиттерном переходе произойдет лавинный пробой, который приведет к повреждению устройства.

3.

Температурный дрейф

Как аналоговое устройство, все параметры биполярных транзисторов в той или иной степени зависят от температуры, особенно на коэффициент усиления по току.Согласно исследованиям, каждый раз при повышении температуры на 1 градус Цельсия коэффициент усиления тока увеличивается примерно на 0,5–1%.

4.

Сопротивление радиации

Биполярные транзисторы более чувствительны к ионизирующему излучению . Если транзистор находится в среде ионизирующего излучения, устройство будет повреждено излучением. Повреждение происходит из-за того, что излучение вызывает дефекты в области основания, которые образуют центры рекомбинации в энергетической зоне.Это приведет к более короткому сроку службы неосновных носителей, которые работают в устройстве, что, в свою очередь, постепенно снизит производительность транзистора.

Биполярные транзисторы типа NPN имеют большую эффективную площадь рекомбинации носителей в радиационной среде, и отрицательное влияние более значимо, чем у транзисторов типа PNP. В некоторых специальных приложениях, таких как электронные системы управления в ядерных реакторах или космических кораблях, должны использоваться специальные меры для смягчения негативного воздействия ионизирующего излучения.

В Рабочая область

В зависимости от состояния смещения трех выводов транзистора можно определить несколько различных рабочих областей биполярного транзистора. В полупроводниках NPN (примечание: профили напряжения транзисторов PNP и транзисторов NPN прямо противоположны) в зависимости от смещения эмиттерного перехода и коллекторного перехода рабочая область может быть разделена на:

1.

Биполярный транзисторный усилитель Область

(1) Область прямого усилителя

Когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном направлении, транзистор работает в области усилителя.Целью проектирования большинства биполярных транзисторов является получение максимального коэффициента усиления по току с общим эмиттером , бф в области прямого усилителя. Когда транзистор работает в этой области, ток коллектор-эмиттер и ток базы примерно линейны. Из-за усиления тока, когда ток базы немного нарушен, ток коллектор-эмиттер значительно изменится.

(2) Область обратного усилителя

Если вышеупомянутые напряжения смещения эмиттера и коллектора транзистора в области прямого усилителя поменяны местами, биполярный транзистор будет работать в области обратного усилителя.В этом режиме работы области эмиттера и коллектора полностью противоположны функциям в области прямого усилителя. Однако, поскольку концентрация легирования коллектора транзистора ниже, чем у эмиттера, эффект, производимый областью обратного усилителя, не такой, как в области прямого усилителя.

Целью конструкции большинства биполярных транзисторов является получение максимального усиления по току прямого усилителя, насколько это возможно. Следовательно, коэффициент усиления по току в области обратного усилителя будет меньше, чем в области прямого усилителя.Фактически, этот режим работы вряд ли принят, но для предотвращения повреждения устройства или других опасностей, вызванных неправильным подключением, его необходимо учитывать при проектировании. Кроме того, некоторые типы биполярных логических устройств также учитывают область обратного усилителя.

Рисунок 3. Прямое обратное отсечение и насыщение BJT

2. Область насыщения

Когда два PN-перехода в биполярном транзисторе оба смещены в прямом направлении, транзистор будет в области насыщения.В это время ток от эмиттера до коллектора транзистора достигает максимального значения. Даже если базовый ток увеличится, выходной ток больше не будет увеличиваться. Область насыщения может использоваться для обозначения высокого уровня логических устройств.

3.

Область отсечки

Если смещение двух PN переходов биполярного транзистора точно противоположно таковому в области насыщения, то транзистор будет в области отсечки.В этом режиме работы выходной ток очень мал (менее 1 мкА для маломощных кремниевых транзисторов и менее даже мкА для германиевых транзисторов), что может быть использовано для представления низких уровней в цифровой логике.

4.

Лавинный пробой

Когда обратное смещение, приложенное к коллекторному переходу, превышает диапазон, который может выдержать коллекторный переход, PN-переход будет разрушен. Если сила тока достаточно велика, устройство выйдет из строя.

Кроме того, когда мы анализируем и разрабатываем схемы биполярных транзисторов, следует отметить, что максимальная мощность рассеяния коллектора Pcm биполярного транзистора не может быть превышена. Если рабочая мощность транзистора меньше этого значения, совокупность этих рабочих состояний называется безопасной рабочей зоной. Если рабочая мощность транзистора превышает этот предел, температура устройства выйдет за пределы нормального диапазона, и производительность устройства значительно изменится и даже вызовет повреждение.

Допустимая температура перехода кремниевых транзисторов составляет от 150 до 200 градусов Цельсия. Максимально допустимое рассеивание мощности может быть увеличено за счет уменьшения внутреннего теплового сопротивления, использования радиаторов и принятия таких мер, как воздушное охлаждение, водяное охлаждение и охлаждение масла.

На самом деле, абсолютных границ между вышеупомянутыми рабочими регионами нет. В пределах диапазона небольших изменений напряжения (менее нескольких сотен милливольт) между различными областями может быть определенное перекрытие.

Рекомендуемый артикул:

Введение в TFT-дисплеи

Структура и принцип работы полевых транзисторов

Какие методы тестирования и типы транзисторов?

Биполярный СВЧ транзистор — Материалы для изучения электроники и связи

Биполярный СВЧ транзистор:

Микроволновый биполярный транзистор — это нелинейное устройство, в основном кремниевое npn-типа, работающее на частотах до «5 ГГц».Геометрию транзистора можно охарактеризовать как встречно-штыревую геометрию, геометрию перекрытия и геометрию матрицы. Эти геометрические формы имеют широкую область излучателя для преодоления ограничений по времени прохождения. Встречно-штыревая геометрия используется в цепях с малым сигналом и малой мощностью. Типы наложения и матрицы используются только для малой мощности. Для высокочастотных приложений предпочтительна структура NPN, поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок. Распространенные методы изготовления транзисторов — диффузия и ионная имплантация.
Эпитаксиальный n-слой выращивают на кремниевой подложке n + с низким удельным сопротивлением над эпитаксиальным слоем, p-область рассеивается, образуя основу, а n + -слой рассеивается по p-области, чтобы сформировать эмиттер. Кремниевая подложка действует как коллектор.

Биполярные СВЧ-транзисторы представляют собой активные трехконтактные устройства, которые обычно используются для процессов усиления и переключения. Три области транзистора — это эмиттер, база и коллектор. Область эмиттера формирует вход устройства, а область коллектора формирует выход устройства.Эмиттерная область транзистора сильно легирована и имеет умеренную площадь поперечного сечения. База транзистора тонкая и слегка легирована для уменьшения скорости рекомбинации. Коллекторная область транзистора большая и умеренно легированная. Носители заряда от эмиттера через базу подводятся к коллектору. Когда носители заряда эмиттера достигают базы, некоторые из них рекомбинируют с носителями заряда в базе. Остальные носители заряда направляются к коллектору, составляя ток коллектора или выходной ток.

СВЧ-транзисторы имеют четыре режима работы в зависимости от полярности приложенного напряжения. 1. Нормальный режим: В этом режиме эмиттерный базовый переход npn-транзистора смещен в прямом направлении, а коллекторный базовый переход — в обратном. Большинство транзисторных усилителей работает в штатном режиме. 2. Режим насыщения: Когда и базовый переход эмиттера, и базовый переход коллектора смещены в прямом направлении, транзистор находится в режиме насыщения с низким сопротивлением и действует как короткое замыкание. 3. Режим отключения: Когда оба перехода T ^r имеют обратное смещение, T ^r работает в режиме отключения. T ^r действует как разомкнутый контур. Когда транзистор действует как переключатель, используются как режим насыщения, так и режим отсечки. 4. Инвертированный активный режим: В этом режиме базовый переход эмиттера смещен в обратном направлении, а базовый переход коллектора смещен в прямом направлении. Ограничения частоты питания: Микроволновые транзисторы имеют ограничения по частоте и мощности.Эти ограничения могут быть связаны с максимальной скоростью носителей, максимальным электрическим полем и максимальным током. Четыре основных уравнения для ограничения частоты сети: 1. Напряжение — ограничение частоты: Где, f _T — частота среза E _m — Максимальное электрическое поле Когда длина уменьшается, среднее время τ уменьшается. В результате частота увеличивается. Когда частота увеличивается, максимальное приложенное напряжение уменьшается. 2. Ограничение частоты тока: Если уровень сопротивления равен нулю, максимальный ток бесконечен.Значение импеданса должно поддерживаться таким образом, чтобы получить максимальный ток для получения максимальной мощности. 3. Мощность — ограничение частоты: Если значение X _c равно нулю, максимальная передаваемая мощность бесконечна. 4. Ограничение частоты усиления мощности: √ (G _m V _m V _th ) f _T = E _m V _s /2 π Если частота увеличивается, коэффициент усиления устройства уменьшается. Эквивалентная модель СВЧ-биполярного транзистора: Эквивалентная модель Hybrid Pi обычно используется в нормальном активном режиме для операций с малым сигналом.Изменение напряжения эмиттера V _на на входной клемме вызовет изменение тока коллектора на выходной клемме. Взаимная проводимость или крутизна для модели слабого сигнала определяется выражением g _м = ∂i _c / ∂V _be ————- (1) Плотность носителей заряда через переход определяется выражением n _{p (0)} = np _o e ^{Vbe / VT} —————— (2) Коллекторный ток определяется на основе плотности заряда как i _c = qAD _n n _{p (o)} ————— (3) A — Площадь поперечного сечения D _n — Константа диффузии Подставим уравнение (2) в уравнение (3). i _c = (qAD _n np _o e ^{Vbe / VT} ) / L _n —————- (4) Следовательно, g _m = ∂i _c / ∂V _be g _м = qAD _n np _o e ^{Vbe / VT} ) / L _n V _T г _м = i _c / V _T ——————- (5) Где, Q _b — заряд хранится в базе.C _быть = qω _b An _po e ^{Vbe / VT} / 2V _T

где, h _fe — входное сопротивление / сопротивление переднего эмиттера

Биполярный переходной транзистор (BJT) — базовая структура…

Транзистор — это электронное устройство, которое может использоваться в качестве усилителя или электронного переключателя. Его способность усиливать сигнал или переключать нагрузки большой мощности с помощью слабого сигнала делает его очень полезным в области электроники.Существует два основных типа транзисторов: биполярный переходной транзистор, или BJT, и полевой транзистор, или FET. В этом руководстве мы сосредоточимся только на биполярном переходном транзисторе и обсудим его основную структуру и работу.

Термин биполярный относится к использованию дырок и электронов в качестве носителей тока в структуре транзистора.

Структура биполярного переходного транзистора (BJT)

Биполярный переходный транзистор (BJT) изготавливается с тремя полупроводниковыми областями, которые имеют различное легирование.Если мы уже потеряли вас с этим последним предложением, пожалуйста, ознакомьтесь с некоторыми из наших других руководств по основам полупроводников, так как они сделают это намного проще для понимания. Эти три области, которые легированы по-разному, известны как база, коллектор и эмиттер. Базовая область слегка легирована и очень тонкая по сравнению с областями коллектора и эмиттера. Коллекторная область умеренно легирована, а эмиттерная — сильно легирована.

NPN и PNP BJT Физическое представление

Транзисторы с биполярным переходом могут быть типа npn или pnp.Тип npn состоит из двух n областей, разделенных p областью. Базовая область — это материал p-типа, а области коллектора и эмиттера — материалы n-типа. В pnp-типе транзистор состоит из двух областей p-типа, коллектора и эмиттера, разделенных базовой областью n-типа. Независимо от типа, BJT имеет два pn перехода, которые должны быть правильно смещены внешним напряжением постоянного тока для правильной работы. Один из этих переходов называется переходом база-эмиттер, соединяющим области базы и эмиттера, а другой — переходом база-коллектор, соединяющим области базы и коллектора.

Базовая работа BJT

Чтобы биполярный переходный транзистор работал в качестве усилителя, его переход база-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор — в обратном направлении — обратите внимание, что это означает, что npn-транзистор и pnp-транзистор расположены наоборот. И, как упоминалось ранее, эмиттерная область сильно легирована. Таким образом, в транзисторе npn эмиттерная область n-типа имеет очень высокую плотность свободных электронов, в то время как в транзисторе pnp эмиттерная область p-типа имеет очень высокую плотность дырок.

NPN BJT Bias Arrangement

Здесь я хотел бы напомнить вам, что ток и поток электронов идут в обратном направлении, что может вызвать путаницу. Поскольку переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, свободные электроны из области эмиттера легко пересекают переход база-эмиттер и попадают в очень тонкую и слегка легированную область базы p-типа. Базовая область p-типа слегка легирована, что означает, что в ней не так много дырок. В этом случае только небольшой процент свободных электронов из эмиттерной области может рекомбинировать с дырками в базовой области.

Небольшое количество свободных электронов из области эмиттера, которые рекомбинируются с дырками в базовой области, перемещаются через базовую область как валентные электроны. Но когда они покидают базовую область и движутся через металлический базовый вывод, они становятся свободными электронами и производят внешний базовый ток, который затем выходит через металлический вывод во внешнюю цепь, а затем, в конечном итоге, возвращается в эмиттерную область. .

NPN BJT Electron Flow Operation

Свободные электроны, которые вошли в базовую область, но не рекомбинировали с дырками, движутся к переходу база-коллектор с обратным смещением.Поскольку область коллектора подключена к положительной стороне внешнего напряжения смещения, свободные электроны притягиваются к положительной стороне и перемещаются в область коллектора. Они выходят из области коллектора, а также проходят через металлический вывод коллектора в цепь и возвращаются в область эмиттера. Итак, в этом случае мы знаем, что ток эмиттера — это сумма токов базы и коллектора. Следовательно, ток эмиттера немного больше, чем ток коллектора.

Работа внутри pnp-транзистора очень похожа на работу npn-транзистора. Но роли электронов и дырок поменялись местами. Напряжения внешнего смещения и направления тока меняются местами.

PNP BJT Bias Arrangement

Если вы попытаетесь понять это, реверсирование внешних напряжений смещения приведет к прямому смещению перехода база-эмиттер PNP-транзистора и обратному смещению перехода база-коллектор. Поскольку переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, отверстия в области эмиттера могут перемещаться через переход база-эмиттер и входить в базовую область.В то же время электроны в базовой области также могут перемещаться в эмиттерную область. Внутри PNP-транзистора ток эмиттера возникает из-за перемещения отверстий от эмиттера к области базы. Но внешне эмиттерный ток связан с движением электронов из области эмиттера к положительной клемме внешнего напряжения смещения. Базовый ток, создаваемый в транзисторе PNP, возникает из-за движения электронов от внешнего напряжения смещения в базовую область.

Поскольку базовая область слегка легирована, только небольшое количество электронов в базовой области рекомбинирует с дырками из эмиттерной области, а остальные дырки перемещаются в коллекторную область.Внутри это движение отверстий в область коллектора создает ток коллектора, но снаружи ток коллектора — это поток электронов от внешнего напряжения смещения в область коллектора.

Направление токов в транзисторе NPN

Если мы сравним направление токов транзистора npn и pnp с использованием обычного потока тока, мы увидим, что течение токов в транзисторе pnp прямо противоположно потоку токи в npn-транзисторе.

Направления токов в транзисторе PNP

Резюме

В этом руководстве мы обсудили базовую структуру и основные операции транзистора с биполярным переходом. Мы узнали, что транзистор с биполярным переходом состоит из трех легированных полупроводниковых областей, имеет два основных типа — npn и pnp, и оба типа имеют два pn перехода. Мы также узнали, как смещать биполярный переходной транзистор, чтобы он работал как усилитель, и обсудили, что происходит внутри npn-транзистора.Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже, и если вы нашли это интересным или полезным, поставьте лайк и подпишитесь на наш канал!

.

No related posts.